KR101949088B1 - 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 열원의 열을 이용하여 전기를 발생하고, 발생한 전기를 이용하여 송풍날개를 이용하여 송풍바람을 생성하며 이를 커버부의 상단의 내경보다 하단의 내경이 넓어 이 주변의 공기의 흐름이 엉키지 않도록 함으로써 실내 공기를 원활하게 순환시킴에 따라 실내의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기에 관한 것이다.

Description

무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기 {Air circulator}

본 발명은 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 열원의 열을 이용하여 전기를 발생하고, 발생한 전기를 이용하여 송풍날개를 이용하여 송풍 바람을 생성하며 이를 커버부의 상단의 내경보다 하단의 내경이 넓어 이 주변의 공기의 흐름이 엉키지 않도록 함으로써 실내 공기를 원활하게 순환시킴에 따라 실내의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기에 관한 것이다.

일반적으로 난로는 나무, 기름, 가스 전기 등의 연료를 연소시켜 열을 발생시키고, 난로에서 발생된 열로 공기를 데워 보온하는 것으로 난로에 의하여 따뜻해진 공기는 상부로 보내고 온도가 낮아지면 하방으로 이동하는 대류현상으로 상부에서부터 따뜻해진 후에 하부의 온도가 상대적으로 상부 온도보다 낮게 되는 것이다.

즉 히터에 의하여 더워진 공기는 위로 상승하여 상부에서부터 공기를 데워지도록 구성되어 있어 난로로부터 조금 떨어진 곳에서는 공기는 따뜻해지는 것은 오랜 시간이 필요하고 난방비가 많이 소용되는 것이다.

이와 같이 외부의 전기를 이용하여 송풍하는 것은 에너지의 손실을 가져오고 또 공기를 데우는데 오랜 시간이 소요되어 열의 손실이 많게 되는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해서 한국공개실용신안 제20-2015-0003670호에서는 열전소자를 이용한 송풍기에 관한 것을 제안하고 있다. 구체적으로 보면, 열을 전기로 전환하는 열전소자를 이용하여 에너지 소비 없이 상부의 공기를 하방으로 순환시켜 난로의 열기를 하방으로 보내 효과적으로 보온하는 송풍기에 관한 내용이 제안되었다.

하지만, 한국공개실용신안 제20-2015-0003670호에서 제시하고 있는 송풍기의 경우 일체형으로 구성되어 있음에 따라 유지, 보수가 어려워 고장이 날 경우 전체를 그대로 교체해야하는 문제점이 있었다.

또한, 초기 작동시 하우징 전체가 이미 뜨거워짐에 따라 온도차가 적어 성능저하 (또는 발전량 저하)가 일어나게 되는 문제점도 있었으며, 송풍기 전체가 열에 지속적으로 노출됨에 따라 열에 의한 내구성이 저하되는 문제점도 있었다.

또한, 난로에서 발생한 상승기류(대류열)와 송풍기에서 발생한 하강기류(송풍수단에 의해 생성된 바람)의 바람의 방향이 서로 반대방향임에 따라 송풍기 내부 혹은 송풍기 하단부분에서 공기의 흐름이 엉켜 원활한 배출이 되지 않는다는 문제점도 있었다.

한국공개특허 제10-2005-0012197호 한국공개실용신안 제20-2015-0003670호

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조립형으로 이루어져 부분적으로 유지, 보수가 용이한 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 냉각효율이 높아 성능저하(발전량 저하) 및 열에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공기의 흐름이 상하방향으로만 이루어지는 것이 아니라 하측방향으로도 이루어짐에 따라 공기의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부 열원에서 발생하는 복사열 혹은 대류열을 전기로 전환하는 열발전부; 열발전부 상단에 위치하여 열발전부 상단을 냉각시키는 냉각판과, 전체 형상을 보호하는 커버부가 착탈방식으로 이루어진 냉각부; 및 열발전부에서 발생한 전기를 이용하여 공기를 순환할 수 있는 송풍부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열발전부는, 상기 외부 열원으로부터 직접 또는 간접적으로 열을 전달받는 열전도판과, 상기 열전도판의 상단에 위치하며 중심부에 일정한 형태를 제외하고는 열이 더 이상 전달되지 않도록 하는 단열부재와, 상기 단열부재의 중심부에 삽입되어 일측은 상기 열전도판을 통해 열을 전달받고 타측에는 냉각판과 접촉하여 온도차에 의해 전기를 발생시키는 열발전장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부는, 상기 열발전부의 상단에 위치하여 열발전부의 상단을 냉각시켜주는 냉각판과, 상하부가 개방된 원통형상으로 이루어져 공기흐름의 통로역할을 하는 커버부와, 일측은 상기 냉각판 가장자리부에 연통되어 형성되며 타측은 상기 커버부의 내측 가장자리에 착탈이 되는 지지프레임으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 냉각판은 상부는 개방되어 있고 하부는 패쇄된 상광하협 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버부는 상부쪽 내경에 비해 하부쪽 내경이 더 큰 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 냉각판은, 상기 열발전부의 상단에 위치하여 상기 열발전부의 상단부의 형상에 대응하는 형태로 이루어져 있으며 상기 열발전부의 상단을 냉각시켜주는 냉각몸체와, 상기 냉각몸체의 상단 중심을 기준으로 방사형태로 이루어진 다수개의 냉각핀으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 냉각판의 중심에는 냉각몸체의 냉각효율을 높이기 위한 쿨링팬이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 송풍부는, 상기 열발전부에서 발생한 전기를 이용하여 동력을 생성하는 송풍모터와, 상기 송풍모터의 동력을 이용하여 바람을 발생시켜 공기의 흐름을 상부에서 하부방향으로 순환시켜 실내온도를 일정하게 유지시켜주는 송풍날개로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명은 조립형으로 이루어져 부분적으로 유지, 보수가 용이하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 냉각효율이 높아 성능저하(혹은 발전량 저하) 및 열에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 공기의 흐림이 상하방향으로만 이루어지는 것이 아니라 하측방향으로도 이루어짐에 따라 공기의 흐름이 원활하게 이루어 질 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 사용하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 위쪽에서 본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 아래쪽에서 본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 부품 분해한 모습이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 냉각판 및 쿨링팬의 모습이다.
도 6은 종래의 발명과 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 공기흐름을 도식화한 모습이다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 중 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 사용하는 개념도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 위쪽에서 본 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기를 아래쪽에서 본 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 부품 분해한 모습, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 냉각판 및 쿨링팬의 모습이며, 도 6은 종래의 발명과 본 발명의 일실시예에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기의 공기흐름을 도식화한 모습이다.

도 1에서와 같이 본 발명에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기(100)는 실내에 난로와 같은 난방기구를 사용할 때 함께 사용하면 더욱 난방효율을 높일 수 있는 수단이다. 일반적으로 난로와 같은 난방기구를 이용하여 난방을 할 경우에 따듯한 공기는 위쪽으로 올라가고 차가운 공기는 아래쪽으로 내려오게 되어 난방기구를 이용하여 난방을 하지만 얼굴이나 상체부분등 위쪽은 따듯하지만 발이나 바닥부분은 차가워 추위를 느끼게 된다. 이를 해결하기 위해서 공기순환기(100)를 이용하여 위쪽에 있는 뜨거운 공기를 아래쪽으로 보내고 아래쪽에 있던 차가운 공기는 위쪽으로 보내면서 실내 어디에 있던지 동일한 온도를 느낄 수 있도록 하여 난방효율을 높일 수 있는 것이다.

이를 위해, 도 2 내지 도 6를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기(100)는, 외부 열원(미도시)에서 발생하는 복사열 혹은 대류열을 전기로 전환하는 열발전부(110); 열발전부(110) 상단에 위치하여 열발전부(110) 상단을 냉각시키는 냉각판(121)과, 전체 형상을 보호하는 커버부(122)가 착탈방식으로 이루어진 냉각부(120); 및 열발전부(110)에서 발생한 전기를 이용하여 공기를 순환할 수 있는 송풍부(130);를 포함하여 구성된다.

조금 더 자세하게 설명을 하면, 본 발명에 따른 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기(100)는 크게 세부분으로 이루어지는데, 그 첫 번째인 열발전부(110)는 외부 열원에서 발생하는 복사열 혹은 대류열을 이용하여 전기로 전환하게 되며, 이를 위해 상기 열발전부(110)는, 상기 외부 열원으로부터 직접 또는 간접적으로 열을 전달받는 열전도판(111)과, 상기 열전도판(111)의 상단에 위치하며 중심부에 일정한 형태를 제외하고는 열이 더 이상 전달되지 않도록 하는 단열부재(112)와, 상기 단열부재(112)의 중심부에 삽입되어 일측은 상기 열전도판(111)을 통해 열을 전달받고 타측에는 냉각판(121)과 접촉하여 온도차에 의해 전기를 발생시키는 열발전장치(113)로 이루어집니다.

본 발명의 일실시예에서는 외부 열원을 난로로 두고 설명하겠다. 상기 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기(100)는 난로위에 올려놓고 사용하게 된다. 그에 따라, 상기 열전도판(111)은 난로의 상단부에 접하게 된다. 이로 인하여 난로의 열을 전달받게 되며, 이 열을 상기 열발전장치(113)로 전달하게 된다. 이때, 상기 열전도판(111)에 전달된 열을 그대로 위쪽으로 보내게 되면, 상기 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기(100) 전체가 뜨거워 질수 있기에 상기 열전도판(111) 상단에 위치하여 일정부분만 통공되어 있고 나머지 부분은 열을 차단하는 상기 단열부재(112)가 형성되어 있다. 그리고 상기 단열부재(112)의 통공된 부분에 상기 열발전장치(113)가 삽입되어 상기 열전도판(111)을 통해 전달된 열을 이용하여 전기를 발생시키게 된다.

상기 열발전장치(113)는 TEG(thermoelectric generator, 열전발전기)을 이용하며, TEG는 열의 흐름과 전기회로 내의 전하캐리어의 직접적 상호작용에 의해 열에너지를 전기에너지로 변환하는 소자이고, 이 변환을 행하기 위해서는 전기회로 내에 온도차가 필요하다.

여기서, 상기 설명한 것과 같이 온도차를 위해서 상기 열발전장치(113)의 상부에는 상기 열발전부(110)를 냉각시키고, 전체 형상을 보호하는 상기 냉각부(120)가 위치하게 된다. 상기 냉각부(120)는 상기 열발전부(110)의 상단에 위치하여 열발전부(110)의 상단을 냉각시켜주는 냉각판(121)과, 상하부가 개방된 원통형상으로 이루어져 공기흐름의 통로역할을 하는 커버부(122)와, 일측은 상기 냉각판(121) 가장자리부에 연통되어 형성되며 타측은 상기 커버부(122)의 내측 가장자리에 착탈이 되는 지지프레임(123)으로 이루어진다.

상기 열발전장치(113) 상단에 위치해서 냉각시키는 냉각판(121)이 위치하여 상기 열발전장치(113)의 상단은 차갑게 하고, 상기 열발전장치(113)의 하단은 상기 열전도판(111)에 의해 뜨겁게 하여 온도편차를 크게 하여 발전량을 최대로 나올수 있도록 한다.

그리고 상하부가 개방된 원통형상으로 이루어져 공기흐름의 통로역할을 하는 커버부(122)는 가장 외곽에 위치함에 따라 전체적인 형상을 이루고 외부로부터 보호하는 역할도 같이 하게 된다.

또한, 상기 냉각판(121)의 가장자리부분에는 일측이 연통되어 형성되고 타측은 상기 커버부(122)의 내측 가장자리에 착탈되는 지지프레임(123)이 형성되어 상기 냉각판(121)과 커버부(122)를 필요에 따라서 분리가 가능하다.

종래에는 이 모두가 일체형으로 이루어져 수리하는데 어려움이 있었으며, 이로 인하여 일부의 손상에도 불구하고 전체를 교체해야하는 등의 문제점이 있었던걸 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에서는 상기 냉각판(121)과 커버부(122)를 조립형(혹은 분리형)으로 구성하여 문제가 되는 부분만을 교체 및 수리가 가능함에 따라 오랫동안 사용할 수 있게 되었다.

여기서, 상기 지지프레임(123)은 적어도 3개 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 너무 많이 형성될 경우 상기 지지프레임(123)으로 인해 상기 난로에서 발생하는 열(대류열 및 복사열)에 의해 데워지며 이로인하여 상기 냉각판(121)이 데워 질 수 있는바, 상기 지지프레임(123)은 3~10개 정도로 이루어지는 것이 바람직하다고 하겠다.

또한, 상기 냉각판(121)은 상부는 개방되어 있고 하부는 패쇄된 상광하협 형태로 이루어져 냉각이 잘 이루어지도록 하는 것이 특징이다. 이때, 상기 냉각판(121)은 상기 열발전부(110)의 상단에 위치하여 상기 열발전부(110)의 상단부의 형상에 대응하는 형태로 이루어져 있으며 상기 열발전부(110)의 상단을 냉각시켜주는 냉각몸체(124)와, 상기 냉각몸체(124)의 상단 중심을 기준으로 방사형태로 이루어진 다수개의 냉각핀(125)으로 이루어진다.

상기 냉각몸체(124)의 경우 본 발명의 일실시예에서는 상기 열발전부(110)의 상단부의 형상에 대응하는 형태로 이루어지도록 하였으나, 반드시 이런 형상으로 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 열발전부(110)보다 큰 형상으로 이루어질 경우 상기 난로로부터 전달되는 열에 노출될 수 있어 상기 냉각몸체(124) 혹은 냉각판(121)의 냉각효율이 떨어질 수 있음에 따라 상기 냉각몸체(124)는 상기 열발전부(110) 보다 같거나 작게 이루어지는 것이 바람직하다고 하겠다.

그리고 상기 커버부(122)는 상부쪽 내경에 비해 하부쪽 내경이 더 크게 이루어질 수 있다. 이는 종래에 있었던 문제를 해결하기 위한 수단이다. 종래에는 송풍기의 형상이 원통형이다 보니 외부 열원에서 전달되는 열(대류열과 복사열)로 인하여 공기의 흐름이 아래쪽에서 위쪽으로 이동하게 되는데, 이때 송풍기를 작동시키면 송풍바람의 흐름은 위쪽에서 아래쪽 방향으로 움직이게 된다. 여기서 발생할 수 있는 문제는 발전량이 충분할 경우에는 송풍바람의 공기흐름이 더 강하기 때문에 전체적인 공기의 흐름이 위쪽에서 아래쪽방향으로 이루어지게 된다. 하지만, 종래에는 송풍기의 전체가 뜨거워지는 문제로 인하여 발전량이 충분하지 않고 이로 인하여 송풍바람의 공기흐름과 외부 열원에서 전달되는 열(대류열과 복사열)의 공기흐름이 서로 엉키게 되어 공기흐름이 원활하지 않게 되는 문제가 형성되며 이로 인해 원래 목적이 제대로 이루어지지 않게 되었다.

이를 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에서는 상기 커버부(122)의 상부쪽 내경에 비해 하부쪽 내경이 더 크게 이루어지도록 하여 공기의 흐름이 단순히 상하로만 움직이는 것이 아니라 상기 커버부(122)의 형상에 따라 하측방향으로 흘러갈 수 있도록 전체적으로 공기의 흐름이 원활하도록 하였다.

이를 위해서 본 발명의 일실시예에서는 상기 송풍부(130)에 사용하는 바람을 생성할 때 아래쪽으로 보내는 날개 형상이 아니라 측면으로 바람이 생성될 수 있도록 날개 형상을 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버부(122)의 형상은 상하가 개방된 상협하광형태로(직선형태) 이루어질 수도 있고, 상기 커버부(122)의 상단부와 하단부가 만곡된 형상으로(곡선형태)도 이루어 질 수 있다.

그리고 상기 냉각핀(125)은 중심으로부터 원형의 방사형태로 다수개로 이루어지도록 하는 것은 표면적을 넓게 하여 냉각효율을 높이는 수단으로 사용된다.

여기에 추가적으로 상기 냉각몸체(124)의 중심에 쿨링팬(126)을 더 부가하는 것이다. 상기 쿨링팬(126)의 작동은 상기 송풍부(130)를 작동시키는 것과 동일한 원리를 이용한 것으로 별도의 전원이 필요없이 상기 열발전부(110)에서 생성한 전기를 이용하게 되며, 상기 쿨링팬(126)에서 발생한 바람은 상기 냉각핀(125) 사이사이로 빠져나가면서 냉각효율을 더 높이게 되는 것이다.

마지막으로 상기 송풍부(130)는 상기 열발전부(110)에서 발생한 전기를 이용하여 동력을 생성하는 송풍모터(131)와, 상기 송풍모터(131)의 동력을 이용하여 바람을 발생시켜 공기의 흐름을 상부에서 하부방향으로 순환시켜 실내온도를 일정하게 유지시켜주는 송풍날개(132)로 이루어진다. 여기서 상기 송풍모터(131)와 송풍날개(132) 사이에는 송풍브라켓(133)을 이용하여 서로 결합하며 고정시키게 된다.

이상에서와 같이 본 발명을 바람직한 실시 예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 - 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기
110 - 열발전부
111 - 열전도판
112 - 단열부재
113 - 열발전장치
120 - 냉각부
121 - 냉각판
122 - 커버부
123 - 지지프레임
124 - 냉각몸체
125 - 냉각핀
126 - 쿨링팬
130 - 송풍부
131 - 송풍모터
132 - 송풍날개
133 - 송풍브라켓

Claims (8)

1. 외부 열원에서 발생하는 복사열 혹은 대류열을 전기로 전환하는 열발전부;
   열발전부 상단에 위치하여 열발전부 상단을 냉각시키는 냉각판과, 전체 형상을 보호하는 커버부가 착탈방식으로 이루어진 냉각부; 및
   열발전부에서 발생한 전기를 이용하여 실내공기를 순환시켜 실내온도를 일정하게 유지시켜주는 송풍부;를 포함하여 구성하되,
   상기 냉각부는,
   상기 열발전부의 상단에 위치하여 열발전부의 상단을 냉각시켜주는 냉각판과, 상하부가 개방된 원통형상으로 이루어지되 상부쪽 내경에 비해 하부쪽 내경이 더 크게 이루어져 공기흐름의 통로역할을 하는 커버부와, 일측은 상기 냉각판 가장자리부에 연통되어 형성되며 타측은 상기 커버부의 내측 가장자리에 착탈이 되는 지지프레임으로 이루어지며,
   상기 송풍부는,
   상기 열발전부에서 발생한 전기를 이용하여 동력을 생성하는 송풍모터와, 상기 송풍모터의 동력을 이용하여 측면으로 바람을 발생시켜 상기 커버부를 냉각함과 아울러 공기를 순환시켜주는 송풍날개로 이루어진 것을 특징으로 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 열발전부는,
   상기 외부 열원으로부터 직접 또는 간접적으로 열을 전달받는 열전도판과, 상기 열전도판의 상단에 위치하며 중심부에 일정한 형태를 제외하고는 열이 더 이상 전달되지 않도록 하는 단열부재와, 상기 단열부재의 중심부에 삽입되어 일측은 상기 열전도판을 통해 열을 전달받고 타측에는 냉각판과 접촉하여 온도차에 의해 전기를 발생시키는 열발전장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각판은 상부는 개방되어 있고 하부는 패쇄된 상광하협 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각판은,
   상기 열발전부의 상단에 위치하여 상기 열발전부의 상단부의 형상에 대응하는 형태로 이루어져 있으며 상기 열발전부의 상단을 냉각시켜주는 냉각몸체와, 상기 냉각몸체의 상단 중심을 기준으로 방사형태로 이루어진 다수개의 냉각핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 냉각판의 중심에는 냉각몸체의 냉각효율을 높이기 위한 쿨링팬이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기.
8. 삭제

Images