KR101818729B1 - 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법으로서, 열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부에 의해, 열전소자와 냉각용 히트싱크와의 제1 접촉면이 발열하고 열전소자와 발열용 히트싱크와의 제2 접촉면이 흡열하도록 상기 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하는 단계; 상기 스위칭된 극성으로 상기 열전소자에 제1 시간 동안 전압을 인가하여 상기 냉각용 히트싱크를 소정 온도 이상으로 가열하는 단계; 상기 냉각용 히트싱크를 상기 소정 온도 이상으로 제2 시간 동안 유지하는 단계; 및 상기 제2 시간의 경과 후, 상기 열전소자로의 전압 인가를 중단하거나 전압을 순방향으로 스위칭하여 인가하는 단계;를 포함하는 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법을 제공한다.

Description

열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법 및 장치 {Method and apparatus for sterilizing heat sink of thermoelectric device assembly}

본 발명은 열전소자 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열전소자 어셈블리의 히트싱크 표면을 살균할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

열전 효과(thermoelectric effect)는 서로 상이한 열전 특성(thermoelectric properties)을 갖는 금속이나 열전 반도체를 접합한 회로에서 열의 흐름과 전류의 관계에 관한 효과로서, 펠티어 효과(Peltier effect)와 제벡 효과(Seebeck effect)를 포함한다.

펠티어 효과는 열전 반도체로 구성된 회로에서 전류가 흐를 때 열전 반도체의 한쪽이 발열하고 다른 쪽은 흡열하는 현상을 말한다. 펠티어 효과를 이용하는 열전소자는 펠티어 소자라고도 불리며 펠티어 소자는 예를 들어 컴퓨터 소자(예컨대 반도체 칩)의 냉각, 냉방장치나 제습장치의 냉방 및/또는 제습 등 다양한 목적의 열교환기에 이용되고 있다.

열전소자를 이용한 열교환기는 전형적으로 도1에 도시한 바와 같이 열전소자(10) 및 이 열전소자(10)의 양쪽 면에 냉각용 히트싱크(20)와 발열용 히트싱크(30)가 각각 부착된 형태를 가진다. 열전소자(10)의 내부 구조는 도2에 도시한 것처럼 다수의 P형 열전 반도체와 다수의 N형 열전 반도체로 구성된다.

도2를 참조하면, 열전소자(10)는 두 개의 세라믹 기판(110,120) 사이에 배열된 복수개의 P형 열전 반도체(130) 및 복수개의 N형 열전 반도체(140)를 포함한다. P형 및 N형 열전 반도체(130,140)는 교대로 병렬로 배열되어 있다. 임의의 P형 열전 반도체(130)의 상단부는 도전체(150)에 의해 이웃하는 N형 열전 반도체(140)와 전기적으로 접속되고 하단부는 도전체(160)에 의해 이웃하는 또 다른 N형 열전 반도체(140)와 전기적으로 접속되며, 모든 P형 열전 반도체(130)와 N형 열전 반도체(140)는 전기적으로 직렬로 연결된다. 상부 기판(110)과 하부 기판(120)은 각 도전체(150,160)들이 서로 전기적으로 연결되어 단락되지 않도록 세라믹 기판과 같은 절연성 재료로 형성된다.

상부 기판(110)은 (예를 들어, 냉각용) 히트싱크(20)와 결합되고 하부 기판(120)은 (예를 들어, 발열용) 히트싱크(30)와 결합될 수 있다. P형 열전 반도체(130)의 하나와 N형 열전 반도체(140)의 하나에 각각 전극(190)이 형성되어 있으며, 이 전극(190)을 통해 직류 전류가 흐름에 따라 예컨대 상부 기판(110)측은 흡열에 의해 냉각이 되고 하부 기판(120)측은 발열에 의해 가열된다.

그런데 이러한 열전소자를 이용한 열교환기가 예컨대 제습기에 사용되는 경우, 도1의 냉각용 히트싱크(20)와 접촉하는 공기가 열을 히트싱크(20)에 열을 빼앗김에 따라 수증기가 응축하여 히트싱크(20) 표면에 물방울이 맺히는 현상이 발생한다. 히트싱크(20) 표면에 물방울이 맺히면 제습 효과가 떨어질 뿐만 아니라 히트싱크(20) 표면에 대장균, 녹농균 등의 각종 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 등 이 서식하는 환경이 조성되게 된다. 그러므로 제습기의 청결한 관리와 공기 오염 방지를 위해 제습기를 정기적으로 클리닝하고 관리해야 할 필요성이 제기된다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제2001-0099404호 (2001년 11월 09일 공개) 특허문헌2: 일본 공개특허공보 제1998-253166호 (1998년 09월 25일 공개)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리의 히트싱크 표면을 살균할 수 있는 기능을 포함하는 열전소자 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리의 히트싱크 표면을 살균할 수 있는 살균 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법으로서, 열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부에 의해, 열전소자와 냉각용 히트싱크와의 제1 접촉면이 발열하고 열전소자와 발열용 히트싱크와의 제2 접촉면이 흡열하도록 상기 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하는 단계; 상기 스위칭된 극성으로 상기 열전소자에 제1 시간 동안 전압을 인가하여 상기 냉각용 히트싱크를 소정 온도 이상으로 가열하는 단계; 상기 냉각용 히트싱크를 상기 소정 온도 이상으로 제2 시간 동안 유지하는 단계; 및 상기 제2 시간의 경과 후, 상기 열전소자로의 전압 인가를 중단하거나 전압을 순방향으로 스위칭하여 인가하는 단계;를 포함하는 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리에 있어서, 열전소자; 상기 열전소자의 제1 면에 부착된 냉각용 히트싱크; 상기 열전소자의 제2 면에 부착된 발열용 히트싱크; 상기 열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어하에 상기 열전소자에 전압을 인가하는 전원 공급부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 열전소자의 제1 면이 발열하고 상기 제2 면이 흡열하도록, 상기 전원 공급부를 제어하여 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭할 수 있는 열전소자 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자 어셈블리가 냉각용 히트싱크의 표면을 자동으로 살균할 수 있으므로 열교환기 어셈블리와 공기 오염을 방지하고 관리를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

도1은 종래기술에 따른 열전소자 어셈블리의 시사도,
도2는 종래기술에 따른 열전소자의 절개 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자 어셈블리의 블록도,
도4는 일 실시예에 따라 열전소자에 대한 순방향 전압 인가를 설명하기 위한 도면,
도5는 일 실시예에 따라 열전소자에 대한 역방향 전압 인가를 설명하기 위한 도면,
도6은 일 실시예에 따라 히트싱크를 살균하는 예시적 방법의 흐름도,
도7은 일 실시예에 따라 히트싱크를 살균하는 대안적 방법의 흐름도,
도8은 일 실시예에 따른 살균 효과 실험을 위한 열전소자 어셈블리 구성을 설명하기 위한 도면,
도9 및 도10은 일 실시예에 따른 살균 효과를 설명하기 위한 도면,
도11 및 도12는 일 실시예에 따라 온도변화가 빠른 시간 내 일어날 수 있도록 표면처리된 히트싱크를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌', '우' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향을 의미하지 않고 각 도면의 참조할 때의 설명의 편의를 위한 상대적 의미를 뜻한다. 예를 들어 도3을 참조할 때 열전소자(10)의 '좌측' 및 '우측'에 히트싱크가 결합된다고 설명하지만 동일 구성에 대해 도8을 참조할 때에는 열전소자(10)의 '상부' 및 '하부'에 히트싱크가 결합된다고 설명한다. 그러므로 이하에서 언급되는 위치관계를 나타내는 표현들은 각각의 도면을 참조하여 설명할 때의 해당 도면에서의 상대적 위치관계를 나타내는 것임을 이해할 것이다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자 어셈블리의 블록도이다. 일 실시예에서 이러한 열전소자 어셈블리는 제습기, 냉장고, 에어컨, 온수 공급기, 냉수 공급기 등 각종 장치 내에 열교환기로서 적용될 수 있다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 열전소자 어셈블리는 열전소자(10), 열전소자의 제1 면에 부착된 냉각용 히트싱크(20), 열전소자의 제2 면에 부착된 발열용 히트싱크(30), 열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부(40), 제어부의 제어에 의해 열전소자에 전압을 인가하는 전원 공급부(50), 및 사용자 인터페이스(60)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 열전소자 어셈블리는 냉각용 히트싱크(20)의 표면 온도를 측정하기 위한 온도센서(25)를 더 포함할 수 있다.

열전소자(10)는 냉각용 히트싱크(20)와 발열용 히트싱크(30) 사이에 개재되어 결합된다. 각각의 히트싱크(20,30)는 열전도성이 높은 재질로 구성되고 열전핀 형상을 가짐으로써 유체(기체 또는 액체)와 히트싱크 사이의 접촉 면적을 늘릴 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서 히트싱크(20,30)가 핀이 없는 판재 형상일 수도 있으며, 본 발명은 히트싱크(20,30)의 특정 재질이나 형상에 제한되지 않는다.

전원 공급부(50)가 열전소자(10)에 전압을 인가하면 열전소자(10) 내부에서 냉각용 히트싱크(20)와 접촉하는 제1 면으로부터 발열용 히트싱크(30)와 접촉하는 제2 면으로의 열 흐름이 일어난다. 이에 따라 냉각용 히트싱크(20)쪽에서 열이 흡수되어 냉각용 히트싱크(20)와 접촉하는 유체(기체 또는 액체)가 냉각되고 이 열은 열전소자(10)를 통해 발열용 히트싱크(30)쪽으로 전달된다. 발열용 히트싱크(30)는 전달받은 열을 외부로 방출함으로써 발열용 히트싱크(30)와 접촉하는 유체(기체 또는 액체)가 가열될 수 있다.

도시한 실시예에서는 일반적인 열전소자 에셈블리의 조합처럼 냉각용 히트싱크(20)를 발열용 히트싱크(30) 보다 작은 크기로 도시하였지만, 구체적 실시예에 따라 두 히트싱크(20,30)가 동일한 크기를 갖거나 냉각용 히트싱크(20)가 발열용 히트싱크(30) 보다 더 클 수도 있다.

제어부(40)는 전원 공급부(50)를 제어하여 열전소자(10)에 전압을 인가한다. 일 실시예에서 제어부(40)는 열전소자(10)의 상기 제1 면이 흡열하고 상기 제2 면이 발열하도록 순방향 전압을 인가할 수 있다. 또한 제어부(40)는 전압 극성을 스위칭하여, 열전소자(10)의 상기 제1 면이 발열하고 상기 제2 면이 흡열하도록 역방향 전압을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 제어부(40)는 제1 시간 동안 역방향으로 전압을 인가하여 냉각용 히트싱크(20)를 소정 온도 이상으로 가열하고, 그 후 제2 시간 동안 이 소정 온도를 유지할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(40)는 이 제2 시간의 경과 후 열전소자(10)로의 전압 인가를 중단하거나 전압을 순방향으로 스위칭하여 인가하도록 전원 공급부(50)를 제어할 수 있다.

전원 공급부(50)는 제어부(40)의 제어 하에 열전소자(10)에 전압을 공급한다. 일 실시예에서 전원 공급부(50)는 열전소자(10)에 인가하는 전압 극성을 스위칭하여 열전소자(10)에 전압을 인가할 수 있다. 이를 위해 전원 공급부(50)는 예컨대 레귤레이터 및/또는 DC-DC 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.

사용자 인터페이스(60)는 외부로부터 살균동작 명령을 수신할 수 있는 인터페이스 장치(예컨대 버튼이나 스위치)를 포함한다. 예를 들어 사용자가 사용자 인터페이스(60)를 통해 살균 버튼을 누르면, 제어부(40)가 이 살균 명령을 수신하고, 이에 따라 열전소자(10)에 인가하는 전압을 역방향으로 스위칭하여 인가하도록 전원 공급부(50)에 제어신호를 전달할 수 있다.

대안적으로, 제어부(40)는 사용자 인터페이스(60)로부터의 사용자 입력에 관계없이, 기설정된 시간 주기가 경과하였는지 판단하여 이 시간 주기가 경과하였으면 열전소자(10)에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하도록 제어할 수 있다. 이를 위해 예컨대 제어부(40)가 타이머(도시 생략)를 포함하여 상기 기설정된 시간 주기를 카운트하도록 설정할 수 있다.

일 실시예에서 열전소자 어셈블리는 온도센서(25)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(25)는 냉각용 히트싱크(20)의 표면 온도를 측정하기 위한 것으로, 냉각용 히트싱크(20)의 임의의 표면 위치에 부착될 수 있다. 온도센서(25)가 센싱한 온도값은 제어부(40)로 전달되고, 제어부(40)는 이 온도값에 기초하여 열전소자(10)에 인가하는 전압의 크기 및/또는 인가 방향을 조절할 수 있다.

도4는 일 실시예에 따라 열전소자에 대한 순방향 전압 인가를 설명하기 위한 도면으로, 전원 공급부(50)가 전선(55)을 통해 열전소자(10)에 순방향 전압을 인가하고 있다.

본 명세서에서 '순방향' 전압은, 냉각용 히트싱크(20)와 발열용 히트싱크(30)가 본래의 목적에 따라 동작하도록 전압을 인가하는 것을 의미한다. 즉 전원 공급부(50)가 열전소자(10)에 순방향 전압을 인가하면, 냉각용 히트싱크(20)와 접하는 열전소자(10)의 제1 면이 열을 흡수하고 발열용 히트싱크(30)와 접하는 열전소자(10)의 제2 면이 열을 방출함으로써, 냉각용 히트싱크(20)는 주변 유체의 온도를 떨어뜨려서 냉각시키고 발열용 히트싱크(30)는 주변 유체에 열을 방출하여 온도를 상승시킨다. 이에 따라, 열전소자 어셈블리가 원래의 목적하는 대로, 예컨대 제습기 등의 열교환기로서 작동을 한다.

도5는 일 실시예에 따라 열전소자에 대한 역방향 전압 인가를 설명하기 위한 도면으로, 전원 공급부(50)가 전선(55)을 통해 열전소자(10)에 역방향 전압을 인가하고 있다.

본 명세서에서 '역방향' 전압은, 상술한 '순방향'의 반대 방향으로 인가하는 전압으로, 냉각용 히트싱크(20)의 살균을 위해 동작하도록 전압을 인가하는 것을 의미한다. 즉 전원 공급부(50)가 열전소자(10)에 역방향 전압을 인가하면, 냉각용 히트싱크(20)와 접하는 열전소자(10)의 제1 면이 열을 방출하고 발열용 히트싱크(30)와 접하는 열전소자(10)의 제2 면이 열을 흡수함으로써, 냉각용 히트싱크(20)가 발열하고 발열용 히트싱크(30)가 냉각된다. 이에 따라, 냉각용 히트싱크(20)가 일시적으로 높은 가열되어 냉각용 히트싱크(20)의 표면에 있는 각종 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 등을 살균할 수 있다.

도6은 일 실시예에 따라 히트싱크를 살균하는 예시적 방법의 흐름도이다. 이 예시적 흐름도는 예를 들어 제어부(40)가 냉각용 히트싱크(20)의 표면 온도 정보를 알 수 없거나 알 필요가 없을 때 적용될 수 있다.

도면을 참조하면, 우선 단계(S110)에서 열전소자(10)에 순방향으로 전압을 인가하고, 이에 의해 열전소자 어셈블리를 원래의 목적인 열교환기로서 사용한다(S120). 열교환기로서 동작하는 도중 예컨대 사용자 인터페이스(60)를 통해 사용자의 살균동작 명령이 입력되면(S130), 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 역방향으로 스위칭한다(S140). 또 다른 예로서, 열전소자 어셈블리가 열교환기로서 동작하는 도중 예컨대 기설정된 시간 주기가 경과하거나 특정 이벤트가 발생하면 살균동작을 개시하기 위해 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 역방향으로 스위칭할 수도 있다.

제어부(40)는 전원 공급부(50)를 제어하여, 열전소자(10)에 제1 시간 동안 역방향으로 전압을 인가할 수 있다(S150). 이 때 제1 시간은 미리 설정된 소정 시간일 수 있고, 바람직하게는 히트싱크(20)의 표면에 있는 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 등을 살균할 수 있을 정도의 소정 온도 이상까지 히트싱크(20)가 가열될 수 있는 시간인 것이 바람직하다. 일 실시예에서 이러한 소정 온도는 예컨대 60도 일 수 있다. 다른 일 실시예에서 이 소정 온도는 예컨대 70도일 수 있다.

단계(S150)에 이어서, 제어부(40)는 냉각용 히트싱크(20)를 제2 시간 동안 이 소정 온도 이상에서 계속 유지시킨다(S160). 여기서 제2 시간은 미리 설정된 소정 시간일 수 있고, 바람직하게는 히트싱크(20)의 표면에 있는 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 등을 살균하기에 충분한 시간인 것이 바람직하다. 제2 시간은 단계(S150)에 의해 가열된 히트싱크(20)의 표면 온도에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 단계(S150)에 의해 표면 온도가 70도인 경우 제2 시간을 15초로 설정할 수 있고, 단계(S150)에 의한 표면 온도가 80도인 경우 제2 시간을 10초로 설정할 수도 있다.

이와 같이 단계(S160)까지 진행하여 냉각용 히트싱크(20) 표면의 살균 동작을 완료하면, 단계(S170)에서, 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 다시 순방향으로 스위칭하고, 그 후 열전소자 어셈블리를 다시 원래의 목적대로 열교환기로서 사용할 수 있다(S180). 다른 예로서, 단계(S160)까지 진행하여 살균을 완료하면, 제어부(40)가 열전소자(10)로의 전원 공급을 중단하여 열교환기로서의 동작을 끝낼 수도 있다. 예를 들어 열전소자 어셈블리가 열교환기로서의 동작을 중지할 때 항상 살균 동작을 하고 중지하도록 미리 설정되어 있을 수 있고, 이에 따라 열교환기로서의 동작을 끝낼 때면 단계(S140 내지 S160)를 실행하여 살균 동작을 수행한 뒤 끝낼 수 있다.

도7은 일 실시예에 따라 히트싱크를 살균하는 대안적 방법의 흐름도이고, 이 예시적 흐름도는 예를 들어 제어부(40)가 냉각용 히트싱크(20)의 표면 온도 정보를 알 수 있는 경우 적용될 수 있다.

도면을 참조하면, 단계(S210)에서 열전소자(10)에 순방향으로 전압을 인가하고, 이에 의해 열전소자 어셈블리를 원래의 목적인 열교환기로서 사용한다(S220). 열교환기로서 동작하는 도중 예컨대 사용자 인터페이스(60)를 통해 사용자의 살균동작 명령이 입력되면(S230), 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 역방향으로 스위칭한다(S240). 또 다른 예로서, 열전소자 어셈블리가 열교환기로서 동작하는 도중 예컨대 기설정된 시간 주기가 경과하거나 특정 이벤트가 발생하면 살균동작을 개시하기 위해 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 역방향으로 스위칭할 수도 있다.

그 후 제어부(40)의 제어에 의해 전원 공급부(50)가 역방향 전압을 계속 인가하여 냉각용 히트싱크(20)를 제1 온도까지 가열할 수 있다(S250, S260).

이 때 제어부(40)가 냉각용 히트싱크(20)의 표면 온도를 인식하는 방법으로, 예컨대 히트싱크(20)에 온도센서(25)가 부착되어 있는 경우 이 온도센서(25)의 측정값을 제어부(40)가 수신하여 히트싱크(20)의 온도를 알 수 있다.

또한 여기서 제1 온도는 미리 설정된 소정 온도일 수 있고, 바람직하게는 히트싱크(20)의 표면에 있는 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 등을 살균할 수 있을 정도의 온도이다. 일 실시예에서 이 제1 온도는 예컨대 60도일 수 있고, 다른 일 실시예에서 제1 온도는 70도 또는 80도 일 수 있다.

냉각용 히트싱크(20)가 제1 온도까지 도달하면, 단계(S270)에서, 냉각용 히트싱크(20)를 제1 온도 이상으로 소정 시간 동안 유지하며 히트싱크(20)의 표면을 살균한다. 여기서 '소정 시간'은 미리 설정된 소정 시간일 수 있고, 바람직하게는 히트싱크(20)의 표면을 살균하기에 충분한 시간인 것이 바람직하다. 이 소정 시간은 상기 단계(S250)에서의 가열 목표인 제1 온도의 값에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어 제1 온도가 70도인 경우 이 소정 시간을 15초로 설정할 수 있고, 제1 온도가 80도인 경우 소정 시간을 10초로 설정할 수도 있다.

이와 같이 단계(S270)까지 진행하여 냉각용 히트싱크(20) 표면의 살균 동작을 완료하면, 단계(S280)에서, 제어부(40)가 전원 공급부(50)를 제어하여 전압을 다시 순방향으로 스위칭하고, 그 후 열전소자 어셈블리를 다시 원래의 목적대로 열교환기로서 사용할 수 있다(S290). 다른 예로서 단계(S270)까지 진행하여 살균을 완료하면, 제어부(40)가 열전소자(10)로의 전원 공급을 중단하여 열교환기로서의 동작을 끝낼 수도 있다.

도8은 일 실시예에 따른 살균 효과 실험을 위한 열전소자 어셈블리 구성을 설명하기 위한 도면이다. 이 실험예에서, 열전소자(10)의 양쪽 면에는 각각 실험용 알루미늄판(70) 및 발열용 히트싱크(80)가 부착되어 있다. 알루미늄판(70)은 상술한 실시예에서의 냉각용 히트싱크(20)에 대응하는 구성요소이고, 실험을 위해 알루미늄판(70)의 표면에 소정 밀도의 박테리아(세균)를 배양할 수 있다. 도시한 실험예에서는 알루미늄판(70) 위에 대장균과 녹농균을 배양하였다.

이 상태에서 열전소자(10)에 초기 소정 시간 동안 순방향 전압을 인가하여 열교환기로서 동작하도록 한 후, 역방향 전압을 인가하여 살균 동작을 시행하였고, 그 결과를 도9와 도10에 나타내었다.

도9(a)는 열전소자(10)에 역방향 전압을 인가한 직후부터 알루미늄판(70)이 가열되는 모습을 적외선 열상카메라로 촬영한 것으로, 최초에 순방향 전압이 인가되어 냉각용 히트싱크로서 기능할 때 -10도 였으나 역방향 전압이 인가되어 가열됨에 따라 80도까지 가열되었다.

도9(b)와 도9(c)는 알루미늄판(70)에서 배양된 대장균과 녹농균의 각 온도에서의 모습을 각각 촬영한 것으로, 알루미늄판(70)이 상온에서 60도에 이를 때까지도 박테리아(세균)들이 존재하고 있다가 70도에 이르렀을 때 대부분 사멸하고 80도가 되었을 때 거의 모든 박테리아(세균)가 사멸한 것을 알 수 있다.

도10은 이러한 결과를 그래프로 나타낸 것으로, X축은 알루미늄판(70)의 온도, Y축은 각 온도 단계에서의 지속시간, Z축은 박테리아(세균)의 개수를 나타내며, 도10(a)는 대장균을, 도10(b)는 녹농균의 개수를 각각 나타낸다.

도면을 참조하면, 알루미늄판(70)의 온도를 60도로 가열하면 세균이 점차 줄어드는 것을 알 수 있고, 이 때 60도에서 지속시간을 오래하면(예컨대 60초 동안 유지하면) 박테리아(세균)가 상당히 감소한다. 알루미늄판(70)을 70도까지 가열하면, 이 온도에서 짧은 시간 지속하여도 대부분의 박테리아(세균)가 사멸하며, 80도까지 가열하면 15초 동안만 온도를 유지하여도 모든 박테리아(세균)가 사멸함을 알 수 있다.

일 실시예에서, 이러한 실험 결과에 따라 역방향 전압을 인가하는 시간을 미리 설정할 수 있다. 예를 들어, 냉각용 히트싱크(20)의 가열 목표 온도를 80도로 설정하고, 이 온도까지 가열을 위해 60초, 그리고 그 후 살균을 위해 15초 내지 30초를 설정할 수 있고, 이러한 경우 대략 1분 내지 2분 동안만 역방향 전압을 인가하면 살균 효과를 충분히 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도11과 도12를 참조하여 발열용 히트싱크(30)의 표면처리에 관한 일 실시예를 설명하기로 한다.

도11 및 도12는 일 실시예에 따른 발열용 히트싱크(30)의 부분 확대도이다. 도시한 실시예에서 히트싱크(30)는 히트싱크(30)의 본체(31)(즉, 열전소자(10)와 접촉하는 영역)의 표면에서 수직으로 돌출한 다수의 핀(33)으로 구성된다.

도11은 발열용 핀(33)의 표면(34)에 작은 입자로 블라스팅(blasting) 처리를 하여 표면의 거칠기를 증진시킨 실시예를 도시하였다. 이와 같이 표면을 거칠게 하면 표면적을 넓힐 수 있으므로 살균을 위한 온도 전환을 빠른 시간내에 신속히 할 수 있는 장점이 있다. 일 실시예에서 블라스팅 건(blasting gun) 등을 사용하여 모래 등의 연마재(abrasive)를 피가공면에 강하게 분사시켜 그 충돌에 의하여 피가공면을 연삭함으로써 블라스팅 처리를 행할 수 있다.

도12는 발열용 핀(33)의 표면에 작은 입자로 블라스팅 처리를 한 후 열전도성이 좋은 알루미늄이나 구리 입자로 메탈라이징(metallizing) 처리를 더 행하여 표면 거칠기를 더 증가시킨 실시예이다.

메탈라이징은 메탈스프레이(metal spray)라고도 하며 금속을 녹여서 피가공면에 분사하는 기술이다. 일 실시예에서, 알루미늄이나 구리 등의 입자를 녹이고 이를 노즐로 분사하면서 냉각핀(23)을 향해 분사함으로써 발열용 핀(33)의 표면(34)을 메탈라이징 할 수 있다. 이에 따라 도12에 도시한 것처럼 발열용 핀의 표면(34)이 자체적으로 거칠기를 가질 뿐만 아니라 메탈라이징에 의해 이 표면(34) 위에 알루미늄이나 구리 입자들(36)이 결합되어 표면 거칠기가 더 증가하였다.

이러한 블라스팅 및/또는 메탈라이징 처리는 발열용 핀(33)의 표면뿐만 아니라 발열용 히트싱크(30)의 본체(31)의 표면에도 수행될 수 있다. 즉 도11 또는 도12에 도시한 것처럼 발열용 히트싱크(30)의 본체(31)의 핀이 돌출 형성된 쪽의 표면에도 블라스팅 및/또는 메탈라이징 처리가 될 수 있다.

한편 도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 대안적 실시예에서 열전소자 어셈블리가 냉각용 히트싱크(20)를 진동시킬 수 있는 진동수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 냉각용 히트싱크(20)가 가열되어 히트싱크(20)의 표면에 있는 각종 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등이 사멸하면, 히트싱크(20)의 표면에 이를 그대로 방치하지 않고, 히트싱크(20)에 진동을 부여하여 사멸된 박테리아 등의 사체를 아래로 털어버릴 수 있다.

이를 위해 열전소자 어셈블리의 임의의 위치에 진동수단이 장착될 수 있다. 일 실시예에서 진동수단은 냉각용 히트싱크(20)의 임의의 표면에 부착되어 설치될 수 있다. 대안적으로, 진동수단은 열전소자(10), 냉각용 히트싱크(20), 및 발열용 히트싱크(30)로 이루어진 모듈의 임의의 표면에 부착될 수도 있고, 이 모듈과 이 모듈이 장착되는 장치(예컨대 제습기, 냉장고, 에어컨, 온수 공급기, 냉수 공급기 등 각종 장치) 사이의 연결부재의 임의의 표면에 부착될 수도 있다.

상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 열전소자
20: 냉각용 히트싱크
25: 온도센서
30, 80: 발열용 히트싱크
40: 제어부
50: 전원 공급부
60: 사용자 인터페이스
70: 알루미늄판

Claims (13)

1. 제습기용 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법으로서,
   열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부에 의해, 열전소자와 냉각용 히트싱크와의 제1 접촉면이 발열하고 열전소자와 발열용 히트싱크와의 제2 접촉면이 흡열하도록 상기 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하는 단계;
   상기 스위칭된 극성으로 상기 열전소자에 제1 시간 동안 전압을 인가하여 상기 냉각용 히트싱크를 세균, 바이러스 또는 곰팡이를 살균할 수 있는 소정 온도 이상으로 가열하는 단계;
   상기 냉각용 히트싱크를 상기 소정 온도 이상으로 제2 시간 동안 유지함으로써 세균, 바이러스 또는 곰팡이를 가열 살균하는 단계; 및
   상기 제2 시간의 경과 후, 상기 열전소자로의 전압 인가를 중단하거나 전압을 순방향으로 스위칭하여 인가하는 단계;를 포함하고,
   상기 발열용 히트싱크가, 상기 역방향의 전압 인가시 발열에서 흡열로의 신속한 온도 전환을 위해, 상기 발열용 히트싱크의 표면에 블라스팅 처리 또는 블라스팅 후 메탈라이징 처리에 의해 표면 거칠기를 증가시켜 표면적이 넓어지도록 표면처리되고,
   상기 소정 온도가 섭씨 70도 내지 80도 사이이고, 상기 제2 시간이 10초 내지 30초 사이인 것을 특징으로 하는, 제습기용 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전압을 역방향으로 스위칭하는 단계 이전에, 사용자 인터페이스를 통해 살균동작 명령이 입력되었는지 여부를 상기 제어부가 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제습기용 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전압을 역방향으로 스위칭하는 단계 이전에, 기설정된 시간 주기가 경과했는지 여부를 상기 제어부가 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제습기용 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부가 상기 냉각용 히트싱크에 부착된 온도센서의 센싱 값으로부터 상기 냉각용 히트싱크가 상기 소정 온도 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 제습기용 열전소자 어셈블리의 히트싱크 살균 방법.
7. 제습기용 열전소자 어셈블리에 있어서,
   열전소자(10);
   상기 열전소자의 제1 면에 부착된 냉각용 히트싱크(20);
   상기 열전소자의 제2 면에 부착된 발열용 히트싱크(30);
   상기 열전소자로의 전압 인가를 제어하는 제어부(40);
   상기 제어부의 제어하에 상기 열전소자에 전압을 인가하는 전원 공급부(50);를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 열전소자의 제1 면이 발열하고 상기 제2 면이 흡열하도록, 상기 전원 공급부를 제어하여 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭할 수 있고,
   상기 제어부의 제어에 의해, 상기 전원 공급부가 상기 역방향 스위칭된 극성으로 상기 열전소자에 제1 시간 동안 전압을 인가하여 상기 냉각용 히트싱크를 세균, 바이러스 또는 곰팡이를 살균할 수 있는 소정 온도 이상으로 가열하고, 그 후 제2 시간 동안 상기 소정 온도를 유지함으로써 세균, 바이러스 또는 곰팡이를 가열 살균할 수 있고,
   상기 발열용 히트싱크가, 상기 역방향의 전압 인가시 발열에서 흡열로의 신속한 온도 전환을 위해, 상기 발열용 히트싱크의 표면에 블라스팅, 또는 블라스팅 후 메탈라이징에 의해 표면 거칠기를 증가시켜 표면적이 넓어지도록 표면처리되고,
   상기 소정 온도가 섭씨 70도 내지 80도 사이이고, 상기 제2 시간이 10초 내지 30초 사이인 것을 특징으로 하는 제습기용 열전소자 어셈블리.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 전원 공급부가 상기 제2 시간의 경과 후 상기 열전소자로의 전압 인가를 중단하거나 전압을 순방향으로 스위칭하여 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 제습기용 열전소자 어셈블리.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제습기용 열전소자 어셈블리가, 외부로부터 살균동작 명령을 수신할 수 있는 사용자 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 사용자 인터페이스를 통해 상기 살균동작 명령을 수신하면, 상기 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 제습기용 열전소자 어셈블리.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부가, 기설정된 시간 주기가 경과했는지 여부를 판단하여, 이 시간 주기가 경과하였으면 상기 열전소자에 인가할 전압을 역방향으로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 제습기용 열전소자 어셈블리.
12. 삭제
13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제습기용 열전소자 어셈블리가, 상기 냉각용 히트싱크에 부착된 온도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부가, 상기 온도센서의 센싱 값으로부터 상기 냉각용 히트싱크가 상기 소정 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있는 것을 특징으로 하는 제습기용 열전소자 어셈블리.

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