KR102007094B1

KR102007094B1 - 열전소자를 이용한 물 생성장치

Info

Publication number: KR102007094B1
Application number: KR1020170169416A
Authority: KR
Inventors: 김현배
Original assignee: 김현배
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-08-02
Also published as: KR20190069055A

Abstract

본 발명은 공기로부터 물을 획득하는 열전소자를 이용한 물 생성장치에 관한 것에 관한 것으로서, 본체, 열전소자, 밀집구조체와 제어부를 포함한다. 본체는 함체 형상으로, 내부로 공기가 유입된다. 열전소자는 전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 본체의 내부에 노출되고 타단부는 본체의 외부에 노출되게 설치된다. 밀집구조체는 열전소자의 일단부에 결합되어 본체의 내부에 배치된다. 제어부는 밀집구조체가 어는점 이하로 냉각되도록 열전소자에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 밀집구조체가 가열되도록 열전소자에 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 열전소자와 전기적으로 연결된다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 제어부가 제1 모드로 열전소자를 제어하면, 밀집구조체를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 밀집구조체에 얼음이 생성되고, 제어부가 제2 모드로 열전소자를 전환제어하면, 밀집구조체에 생성됐던 얼음이 녹으면서 물이 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 이용한 물 생성장치{A water generating device using thermoelectric element}

본 발명은 열전소자를 이용한 물 생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기로부터 물을 획득하는 열전소자를 이용한 물 생성장치에 관한 것이다.

각종 자원의 개발과 기술의 진보는 인간의 삶에 풍요로움과 편리함을 가져다 주었지만, 그 역기능으로 지구 온난화 및 물 부족 현상이라는 부작용을 야기하였다. 이러한 물 부족 현상은 시간이 지남에 따라 그 지역적 범위가 더 확대되고 있으며, 현재 100여 개 나라에서는 식수가 부족해 약 10억 명이 생명에 위협을 받을 정도에 이른다.

따라서, 전 세계적으로 물 부족 현상을 해결하기 위한 각종 방안을 모색하고 있으며, 특히 종래에는 단순한 물 절약을 그 방안으로 제시하였으나, 근래에는 이러한 소극적 대처방안의 차원을 넘어, '빙하', '인공강우' 등을 활용하여 새로운 물 공급원을 확보하는 등 보다 적극적인 해결책을 강구하고 있다.

최근에는 등록특허 제10-0492861호('이슬 축적을 통한 물공급 장치')에 개시된 바와 같이 안개를 이용하여 물을 생산하는 장치도 제안되었다.

종래의 '이슬 축적을 통한 물공급 장치'는 수지상의 결로골이 전체적으로 방추형으로 이루어진 응결천이 구비되고, 결로골에 상변화물질이 충진된 튜브가 삽입된 응결부; 응결부의 응결천의 중앙 하단에 설치되며, 응결천에서 떨어지는 결로를 필터링하는 필터가 내장된 필터링부; 및 필터링부의 하단에 설치되어 필터링부를 통해 필터링된 결로가 저장되는 저장부를 포함하여 구성되었다.

이와 같이 이슬 축적 방식으로 물을 생산하는 기술은 그 특성 상, 안개가 아주 심한 지역(온도차가 심하고 호수나 강이 있는 지역)에서만 제한적으로 실시가능하고, 그 외 지역에서는 크게 활용되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 응결부가 외부로 노출되어 있음으로 인해, 자연 증발에 의한 손실이 발생되는 단점이 있었고, 공기 중에 포함된 수분을 이슬 형태로 응결시켜 포집함으로 인해 물 생산량이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0492861호(2005년06월02일 등록 공고, 발명의 명칭 : 이슬 축적을 통한 물공급 장치)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지역이나 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 물을 쉽게 생성·획득할 수 있고, 자연 증발에 의한 손실이 적으며 물 생산능력은 상대적으로 우수한 열전소자를 이용한 물 생성장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열전소자를 이용한 물 생성장치는, 함체 형상으로, 내부로 공기가 유입되는 본체(110); 전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 상기 본체(110)의 내부에 노출되고 타단부는 상기 본체(110)의 외부에 노출되게 설치되는 열전소자(120); 상기 열전소자(120)의 일단부에 결합되어 상기 본체(110)의 내부에 배치되는 밀집구조체(130); 및 상기 밀집구조체(130)가 어는점 이하로 냉각되도록 상기 열전소자(120)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 상기 밀집구조체(130)가 가열되도록 상기 열전소자(120)에 상기 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 상기 열전소자(120)와 전기적으로 연결되는 제어부(140);를 포함하고, 상기 제어부(140)가 상기 제1 모드로 상기 열전소자(120)를 제어하면, 상기 밀집구조체(130)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 상기 밀집구조체(130)에 얼음이 생성되고, 상기 제어부(140)가 상기 제2 모드로 상기 열전소자(120)를 전환제어하면, 상기 밀집구조체(130)에 생성됐던 얼음이 녹으면서 물이 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치에 있어서, 상기 밀집구조체(130)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(140)로 감지신호를 출력하는 근접센서(150);를 더 포함하고, 상기 제어부(140)는, 상기 제1 모드로 상기 열전소자(120)를 제어하다가, 상기 근접센서(150)로부터 감지신호가 입력되면, 상기 밀집구조체(130)에 얼음이 일정량 축적되었다고 판단하고 상기 제2 모드로 상기 열전소자(120)를 전환제어하여 물이 생성되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치에 있어서, 상기 본체(110)에는, 외부의 공기가 유입되는 유입구(111)가 마련되고, 상기 유입구(111)에는, 외부의 공기가 강제유입되도록 구동되는 송풍부(112), 상기 송풍부(112)의 전방에서 상기 송풍부(112)로 유입되는 공기를 여과하는 필터부(113) 및 상기 필터부(113)의 전방에서 상기 유입구(111)를 선택적으로 개폐하는 개폐부(114)가 각각 설치되며, 상기 개폐부(114)는, 일정 간격을 두고 수평으로 배열된 다수의 경사판(114a)이 회전동작에 따라 서로 이어지면서 상기 유입구(111)를 개폐하는 루버(louver) 구조로서, 상기 필터부(113)와 마주보는 경사판(114a)의 내면 하측에는, 상기 경사판(114a)의 회전동작 과정에서 상기 필터부(113)를 타격하도록 타격돌기(114b)가 돌출형성될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전소자를 이용한 물 생성장치의 또 다른 일례는, 함체 형상으로, 내부로 공기가 유입되는 제1 본체(210);와 제2 본체(220); 전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 상기 제1 본체(210)의 내부에 노출되고 타단부는 상기 제2 본체(220)의 내부에 노출되게 설치되는 열전소자(230); 상기 열전소자(230)의 일단부에 결합되어 상기 제1 본체(210)의 내부에 배치되는 제1 밀집구조체(240); 상기 열전소자(230)의 타단부에 결합되어 상기 제2 본체(220)의 내부에 배치되는 제2 밀집구조체(250); 및 상기 제1 밀집구조체(240)는 냉각되고 상기 제2 밀집구조체(250)는 가열되도록 상기 열전소자(230)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 상기 제1 밀집구조체(240)는 가열되고 상기 제2 밀집구조체(250)는 냉각되도록 상기 열전소자(230)에 상기 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 상기 열전소자(230)와 전기적으로 연결되는 제어부(260);를 포함하고, 상기 제어부(260)가 상기 제1 모드로 상기 열전소자(230)를 제어하면, 상기 제1 밀집구조체(240)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 상기 제1 밀집구조체(240)에 얼음이 생성되고, 상기 제어부(260)가 상기 제2 모드로 상기 열전소자(230)를 전환제어하면, 상기 제1 밀집구조체(240)가 가열됨에 따라 상기 제1 밀집구조체(240)에 생성됐던 얼음은 녹아 물로 변화되고, 상기 제2 밀집구조체(250)는 냉각됨에 따라 상기 제2 밀집구조체(250)에는 얼음이 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치의 또 다른 일례에 있어서, 상기 제1 밀집구조체(240)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(260)로 제1 감지신호를 출력하는 제1 근접센서(270); 및 상기 제2 밀집구조체(250)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(260)로 제2 감지신호를 출력하는 제2 근접센서(280);를 더 포함하고, 상기 제어부(260)는, 상기 제1 근접센서(270) 또는 상기 제2 근접센서(280)로부터 감지신호가 입력되면, 상기 제1 밀집구조체(240) 또는 상기 제2 밀집구조체(250) 중 어느 하나에 얼음이 일정량 축적되었다고 판단하고, 상기 제어부(260)의 가동모드를 전환하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 열전소자를 이용한 물 생성장치에 따르면, 물의 증발량은 줄이면서 응결량은 보다 높임으로써, 상대적으로 높은 물 생산능력을 제공할 수 있고, 강제 결빙 방식을 채택함으로써, 지역이나 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 물을 쉽게 생성·획득할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 열전소자의 양단부에서 결빙과 해빙 작용이 연속적으로 일어나도록 열전소자의 양단부에 한 쌍의 본체 및 밀집구조체를 각각 설치함으로써, 같은 수의 열전소자를 사용하면서 2배 가까이 향상된 물 생산능력을 얻을 수 있다.

또한, 본체의 유입구를 루버 구조로 하고, 경사판의 타격에 의해 필터부 청소가 자동으로 이루어지게 설계함으로써, 공기의 유동과 수질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 열전소자를 이용한 물 생성장치에서의 물 생성 과정을 나타낸 과정도.
도 3은 종래의 이슬 축적 방식과 본 발명에 따른 얼음 축적 방식 간의 물 생산능력을 비교설명하기 위한 그래프.
도 4a는 도 1의 "A"부에 따른 본체의 유입구를 확대하여 나타낸 부분확대도.
도 4b는 도 4a에 도시된 경사판의 타격돌기의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 도 5의 열전소자를 이용한 물 생성장치의 전환제어 과정을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 누유 방지 구조를 갖는 점성 댐퍼의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 열전소자를 이용한 물 생성장치에서의 물 생성 과정을 나타낸 과정도이며, 도 3은 종래의 이슬 축적 방식과 본 발명에 따른 얼음 축적 방식 간의 물 생산능력을 비교설명하기 위한 그래프이고, 도 4a는 도 1의 "A"부에 따른 본체의 유입구를 확대하여 나타낸 부분확대도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 경사판의 타격돌기의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치(100)는 공기로부터 물을 획득하는 장치로서, 본체(110), 열전소자(120), 밀집구조체(130)와 제어부(140)를 포함한다.

본체(110)는 상반부와 하반부로 구획된 함체 형상으로, 상반부의 일측에는 외부의 공기가 유입되는 유입구(111)가 마련된다.

열전소자(120)는 전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 본체(110)의 내부에 노출되고 타단부는 본체(110)의 외부에 노출되게 설치된다.

열전소자(120)는 전류의 방향에 따라, 양 도체 중 한쪽 도체는 가열되는 반면, 다른쪽 도체는 냉각되는 펠티에 효과(Peltier Effect)를 이용한 소자로서, 저온의 열원으로부터 열을 흡수하여 고온의 열원에 열을 강제적으로 공급할 수 있는 이른바 소형 히트펌프(heat pump)라 할 수 있다.

열전소자(120)의 양단에 직류 전압을 인가하면, 열이 흡열부에서 발열부로 이동하게 되고, 시간이 지남에 따라 흡열부는 온도가 떨어지고 발열부를 온도가 상승하게 된다. 이때, 인가전압의 극성 즉, 전류의 방향을 바꿔주면, 흡열부와 발열부가 서로 바뀌게 되고 열의 흐름도 반대가 된다.

열전소자(120)의 일단부에 결합되는 밀집구조체(130)는 본체(110)의 상반부 내에 배치되어 열전소자(120)에 의해 냉각되거나 가열되는 구성이다. 밀집구조체(130)는 본 실시예와 같이 격자 형태로 교차된 다수의 동파이프관이 층층히 쌓여진 육각면체 형태로 구성될 수도 있으나, 이외의 표면적 극대화를 위한 다양한 형태들이 적용될 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나, 열전소자(120)의 일단부와 밀집구조체(130) 사이에 알미늄 소재의 전도판이 개재될 수 있으며, 동파이프관에는 부식 방지를 위해 프로에틸렌과 같은 합성수지재가 피복될 수 있다.

열전소자(120)의 타단부는 열전소자(120)의 일단부와 상반되는 열적 현상이 발생되는데, 열전소자(120)의 일단부에 발열 작용이 일어날 경우, 열전소자(120)의 일단부에 결합된 밀집구조체(130)가 가상의 방열판 역할을 수행함으로써, 그 부분의 방열이 원활히 일어날 수 있다. 그러나, 열전소자(120)의 타단부는 아무런 방열수단이 없기 때문에 과열로 인한 열변형 및 고장 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 열전소자(120)의 타단부에도 별도의 방열판(160)과 냉각쿨러(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다.

열전소자(120)와 전기적으로 연결되는 제어부(140)는, 밀집구조체(130)가 어는점 이하로 냉각되도록 열전소자(120)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 밀집구조체(130)가 가열되도록 열전소자(120)에 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 마련되는 구성이다.

제어부(140)는 열전소자(120)의 일단부에 연결되는 제1 도선과, 열전소자의 타단부에 연결되는 제2 도선과, 미리 설정된 조건에 따라 상기 제1 도선 및 제2 도선에 인가되는 전류의 극성을 선택적으로 바꿔주는 제어단을 포함하여 구성된다. 제어단은 두 쌍으로 이뤄진 트랜지스터와 같은 스위치소자에 선택적으로 신호를 주어 전류의 흐름을 바꿔주는 통상의 H-브릿지 회로로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 일정량의 수분을 함유한 상태, 즉 일정 습도를 가진 상태의 공기(F)가 본체(110) 내로 유입된다. 이 공기는 응결점(dew point) 온도보다 높은 상온의 불포화 상태로 유입되는 것이다.

이러한 공기 유입 상태에서, 제어부(140)는 열전소자(120)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드로 열전소자(120)를 제어함에 따라, 밀집구조체(130)가 응결점 온도보다 낮은 어는점(freezing point) 이하로 냉각된다. 그러면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 밀집구조체(130)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 밀집구조체(130)에 얼음(i)이 생성되기 시작한다.

불포화 상태로 유입된 공기가 밀집구조체(130)를 통과하는 과정에서, 물의 이슬점에 가깝게 일차적으로 냉각되고, 그보다 낮은 어는점 이하, 예를 들어 -10℃로 냉각되면서 냉각된 수분이 급격하게 얼음으로 변화된다. 이와 같이 본 실시예는 물이 자연증발되지 않도록 물을 얼음 형태로 유지·보관함으로써, 자연 증발에 의한 물의 손실을 최소화할 수 있게 된다.

이후, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 밀집구조체(130)에 얼음이 계속적으로 축적된다. 본체(110)의 상반부 내측에 설치된 근접센서(150)는 축적되는 얼음의 양을 감지하다가, 축적되는 얼음의 양이 일정부피 이상이 되면, 제어부(140)로 감지신호를 출력한다.

근접센서(150)로부터의 감지신호가 입력되면, 제어부(140)는 밀집구조체(130)에 얼음이 일정량 축적되었다고 판단하고 밀집구조체(130)를 가열하는 제2 모드로 열전소자(120)를 전환제어한다.

그러면, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 상기 밀집구조체(130)에 생성됐던 얼음(i)이 점차적으로 녹으면서 물(w)이 생성된다. 이렇게 생성된 물은 본체(110)를 구획하는 경사플레이트를 따라 흘러 본체(110)의 하반부에 배치된 수집통(170, 도 1 참조)에 모이게 된다. 도시되지는 않았으나, 경사플레이트에는 배수구(115)와 배수된 물을 여과하는 정수필터(미도시) 등이 설치될 수 있다.

공기가 이슬점 이하로 냉각될 때 생기는 물방울의 양을 응결량이라고 하는데, 이 응결량은 현재 공기 중의 수증기량에서 냉각된 온도에서의 포화수증기량을 뺀 양이라고 할 수 있다.

도 3의 그래프에서 보듯이, 만약, 최초의 불포화 상태의 공기가 포화수증기량 곡선(L)과 만나는 온도인 이슬점(Td)까지만 냉각되면, 공기가 포화상태에 이르러 응결이 시작기는 하나 미량의 물을 획득하는데 그치고 만다.

하지만, 본 실시예와 같이 상온(Th)의 공기가 이슬점(Td) 이하, 즉 어는점(Tf)으로 신속히 냉각되면, 공기를 이슬점(Td)까지 단순히 냉각시켰을 때보다 훨씬 더 많은 응결량(ΔV)을 얻을 수 있다.

즉, 물의 증발량은 줄이면서 응결량은 높임으로써, 상대적으로 높은 물 생산능력을 제공할 수 있고, 강제 결빙 방식을 채택함으로써, 지역이나 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 물을 쉽게 생성·획득할 수 있는 것이다.

한편, 본체(110)의 유입구(111)에는 도 4a에 도시된 바와 같이 외부의 공기가 강제유입되도록 팬(fan) 형태로 구동되는 송풍부(112), 송풍부(112)의 전방에서 송풍부(112)로 유입되는 공기를 여과하는 필터부(113) 및 필터부(113)의 전방에서 유입구(111)를 선택적으로 개폐하는 개폐부(114)가 각각 설치된다.

그런데, 시간이 지남에 따라 필터부(113)의 전면에는 각종 이물질들이 흡착된다. 이 이물질들은 공기의 흐름을 방해할 뿐만 아니라, 수질에도 악영향을 주게 되므로 주기적으로 제거하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 개폐부(114)는 일정 간격을 두고 수평으로 배열된 다수의 경사판(114a)이 회전동작에 따라 서로 이어지면서 유입구(111)를 개폐하는 루버(louver) 구조로 구성되되, 필터부(113)와 마주보는 경사판(114a)의 내면 하측에는, 경사판(114a)의 회전동작 과정에서 필터부(113)를 타격하도록 타격돌기(114b)가 돌출형성된다.

도 4b의 상측에 도시된 바와 같이 다수의 경사판(114a)이 하향 경사지게 열린 상태에서, 도 4b의 하측에 도시된 바와 같이 다수의 경사판(114a)이 구동부(미도시)의 구동에 따라 회전되면, 일자로 서로 이어져 유입구(111)를 막게 된다.

이 과정에서, 타격돌기(114b)가 필터부(113)의 전면을 타격하게 되고, 그 진동에 의해 필터부(113)의 전면에 붙어있던 이물질이 아래로 떨어질 수 있다. 이때, 유입구(111)의 바닥면으로 자연낙하된 이물질이 외부로 배출될 수 있도록, 유입구(111)의 바닥면에는 외부와 연통된 배출구(111a)가 형성되는 것이 바람직하다.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치(200)에 대하여 설명한다. 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 열전소자를 이용한 물 생성장치의 전환제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치는 결빙과 해빙이 교대로 이루어지게 하여 일 실시예에 따른 물 생성장치보다 물 생산능력을 향상시킨 것이 특징으로서, 제1 본체(210), 제2 본체(220), 열전소자(230), 제1 밀집구조체(240), 제2 밀집구조체(250) 및 제어부(260)를 포함하여 구성된다.

제1 본체(210)와 제2 본체(220)는 내부로 공기가 유입되는 함체 형상으로, 서로 이격되어 배치된다.

열전소자(230)는 전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 제1 본체(210)의 내부에 노출되고 타단부는 제2 본체(220)의 내부에 노출되게 설치된다.

제1 밀집구조체(240)는 열전소자(230)의 일단부에 결합되어 제1 본체(210)의 내부에 배치되고, 제2 밀집구조체(250)는 열전소자(230)의 타단부에 결합되어 제2 본체(220)의 내부에 배치된다.

제어부(260)는 열전소자(230)와 전기적으로 연결되는 구성으로서, 제1 밀집구조체(240)는 냉각되고 제2 밀집구조체(250)는 가열되도록 열전소자(230)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 제1 밀집구조체(240)는 가열되고 제2 밀집구조체(250)는 냉각되도록 열전소자(230)에 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어를 실행하는 구성이다.

이와 같이 구성되는 물 생성장치는 도 6의 상측에 도시된 바와 같이 최초에는 제어부(260)가 제1 모드로 열전소자(230)를 제어하여 제1 밀집구조체(240)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 제1 밀집구조체(240)에 얼음(i)이 생성되도록 한다.

도시된 바와 같이, 제2 밀집구조체(250)에 얼음(i)이 기 생성되어 있다면, 제1 모드 하에서 열전소자(230)에 정방향 전류를 인가됨에 따라 제2 밀집구조체(250)가 가열되면서 상기 제2 밀집구조체(250)에 기 생성됐던 얼음(i)은 녹아 물(w)로 변하게 될 것이다.

만약, 제2 밀집구조체(250)에 얼음이 기 생성되어 있지 않다면, 제2 밀집구조체(250)는 열전소자(230)의 타단부로 전도되는 열을 식히는 방열 작용을 하게 될 것이다. 이때, 열전소자(230)의 양단부에 각각 열전소자(230)의 발열측 온도를 조절하는 온도조절모듈을 설치하여, 방열 미흡으로 인해 열전소자가 손상되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제1 모드에서, 제1 밀집구조체(240)에 얼음이 일정량 이상 축적되면, 제1 밀집구조체(240)에 축적되는 얼음(i)의 양을 감지하는 제1 근접센서(270)는 제1 감지신호를 제어부(260)로 출력하고, 상기 제어부(260)는 입력된 제1 감지신호의 신호에 따라 제1 밀집구조체(240)에 얼음(i)이 충분히 축적되었다고 판단하고, 제어부(260)의 가동모드를 제1 모드에서 제2 모드로 전환하게 된다.

이렇게 되면, 도 6의 하측에 도시된 바와 같이 제1 밀집구조체(240)가 가열되면서 제1 밀집구조체(240)에 생성됐던 얼음(i)은 녹아 물(w)로 변화되고, 얼음이 전부 녹아 물로 변한 제2 밀집구조체(250)는 다시 냉각됨에 따라 제2 밀집구조체(250)에는 얼음(i)이 생성되기 시작한다.

상기 제1 모드에서와 마찬가지로 제2 모드 하에서, 제2 밀집구조체(250)에 얼음(i)이 일정량 이상 축적되면, 제2 밀집구조체(250)에 축적되는 얼음의 양을 감지하는 제2 근접센서(280)는 제2 감지신호를 제어부(260)로 출력하고, 제어부(260)는 입력된 제2 감지신호의 신호에 따라 제2 밀집구조체(250)에 얼음이 충분히 축적되었다고 판단하고, 제어부(260)의 가동모드를 제2 모드에서 제1 모드로 다시 전환하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물 생성장치는 열전소자(120)의 일단부에서만 결빙과 해빙 작용이 텀을 두고 교대로 일어나고, 타단부에서는 그것에 대한 방열 또는 흡열 작용만 일어났다면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 물 생성장치는 열전소자(230)의 양단부에서 결빙과 해빙 작용이 연속적으로 일어남으로써, 같은 수의 열전소자를 사용하면서 2배 가까이 향상된 물 생산능력을 얻을 수 있다.

더불어 본 발명의 다른 실시예에 따른 물 생성장치에 따른 유입구도 루버(louver) 구조로 설계될 수 있으며, 일 실시예와 마찬가지로 경사판의 타격에 의해 필터부 청소가 자동으로 이루어지게 할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치
110 : 본체
120 : 열전소자
130 : 밀집구조체
140 : 제어부
200 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물 생성장치
210 : 제1 본체
220 : 제2 본체
230 : 열전소자
240 : 제1 밀집구조체
250 : 제2 밀집구조체
260 : 제어부

Claims

함체 형상으로, 내부로 공기가 유입되는 본체(110);
전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 상기 본체(110)의 내부에 노출되고 타단부는 상기 본체(110)의 외부에 노출되게 설치되는 열전소자(120);
상기 열전소자(120)의 일단부에 결합되어 상기 본체(110)의 내부에 배치되는 밀집구조체(130); 및
상기 밀집구조체(130)가 어는점 이하로 냉각되도록 상기 열전소자(120)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 상기 밀집구조체(130)가 가열되도록 상기 열전소자(120)에 상기 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 상기 열전소자(120)와 전기적으로 연결되는 제어부(140);를 포함하고,
상기 제어부(140)가 상기 제1 모드로 상기 열전소자(120)를 제어하면, 상기 밀집구조체(130)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 상기 밀집구조체(130)에 얼음이 생성되고, 상기 제어부(140)가 상기 제2 모드로 상기 열전소자(120)를 전환제어하면, 상기 밀집구조체(130)에 생성됐던 얼음이 녹으면서 물이 생성되며,
상기 밀집구조체(130)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(140)로 감지신호를 출력하는 근접센서(150);를 더 포함하고,
상기 제어부(140)는, 상기 제1 모드로 상기 열전소자(120)를 제어하다가, 상기 근접센서(150)로부터 감지신호가 입력되면, 상기 밀집구조체(130)에 얼음이 일정량 축적되었다고 판단하고 상기 제2 모드로 상기 열전소자(120)를 전환제어하여 물이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
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제1항에 있어서,
상기 본체(110)에는, 외부의 공기가 유입되는 유입구(111)가 마련되고,
상기 유입구(111)에는, 외부의 공기가 강제유입되도록 구동되는 송풍부(112), 상기 송풍부(112)의 전방에서 상기 송풍부(112)로 유입되는 공기를 여과하는 필터부(113) 및 상기 필터부(113)의 전방에서 상기 유입구(111)를 선택적으로 개폐하는 개폐부(114)가 각각 설치되며,
상기 개폐부(114)는, 일정 간격을 두고 수평으로 배열된 다수의 경사판(114a)이 회전동작에 따라 서로 이어지면서 상기 유입구(111)를 개폐하는 루버(louver) 구조로서,
상기 필터부(113)와 마주보는 경사판(114a)의 내면 하측에는, 상기 경사판(114a)의 회전동작 과정에서 상기 필터부(113)를 타격하도록 타격돌기(114b)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
함체 형상으로, 내부로 공기가 유입되는 제1 본체(210);와 제2 본체(220);
전류의 흐름에 따라 양단에 흡열·발열 현상이 상반되게 일어나는 소자로서, 일단부는 상기 제1 본체(210)의 내부에 노출되고 타단부는 상기 제2 본체(220)의 내부에 노출되게 설치되는 열전소자(230);
상기 열전소자(230)의 일단부에 결합되어 상기 제1 본체(210)의 내부에 배치되는 제1 밀집구조체(240);
상기 열전소자(230)의 타단부에 결합되어 상기 제2 본체(220)의 내부에 배치되는 제2 밀집구조체(250); 및
상기 제1 밀집구조체(240)는 냉각되고 상기 제2 밀집구조체(250)는 가열되도록 상기 열전소자(230)에 정방향 전류를 인가하는 제1 모드와, 상기 제1 밀집구조체(240)는 가열되고 상기 제2 밀집구조체(250)는 냉각되도록 상기 열전소자(230)에 상기 정방향 전류와 반대되는 역방향 전류를 인가하는 제2 모드를 포함하는 모드 간의 전환제어가 가능하도록 상기 열전소자(230)와 전기적으로 연결되는 제어부(260);를 포함하고,
상기 제어부(260)가 상기 제1 모드로 상기 열전소자(230)를 제어하면, 상기 제1 밀집구조체(240)를 통과하는 공기 중의 수분이 결빙되면서 상기 제1 밀집구조체(240)에 얼음이 생성되고, 상기 제어부(260)가 상기 제2 모드로 상기 열전소자(230)를 전환제어하면, 상기 제1 밀집구조체(240)가 가열됨에 따라 상기 제1 밀집구조체(240)에 생성됐던 얼음은 녹아 물로 변화되고, 상기 제2 밀집구조체(250)는 냉각됨에 따라 상기 제2 밀집구조체(250)에는 얼음이 생성되며,
상기 제1 밀집구조체(240)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(260)로 제1 감지신호를 출력하는 제1 근접센서(270); 및
상기 제2 밀집구조체(250)에 축적되는 얼음의 양을 감지하여 상기 제어부(260)로 제2 감지신호를 출력하는 제2 근접센서(280);를 더 포함하고,
상기 제어부(260)는, 상기 제1 근접센서(270) 또는 상기 제2 근접센서(280)로부터 감지신호가 입력되면, 상기 제1 밀집구조체(240) 또는 상기 제2 밀집구조체(250) 중 어느 하나에 얼음이 일정량 축적되었다고 판단하고, 상기 제어부(260)의 가동모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
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