KR102049007B1 - 열전소자를 이용한 물 생성장치 - Google Patents

열전소자를 이용한 물 생성장치 Download PDF

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Abstract

대기가 순환가능한 대기 이동유로를 가지는 장치 본체와, 대기 이동유로 상에 설치되며 통과하는 대기와의 온도차에 의해 물을 생성하는 물 생성용 히트싱커와, 장치 본체와 물 생성용 히트싱커 사이에 설치되어 전력이 인가되어 구동시 물생성용 히트싱커를 냉각시키는 열전소자와, 열전소자에서 발생하는 열을 물생성용 히트싱커의 상류로 진입하는 대기와 열교환 하도록 설치되는 열교환 유닛 및, 물생성용 히트싱커에서 생성된 물을 회수하는 물 회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물생성 장치가 개시된다.

Description

열전소자를 이용한 물 생성장치{AN APPARATUS FOR GENERATING WATER USING THERMOELECTRIC MODULE}
본 발명은 물 생성장치에 관한 것으로써, 열전소자를 이용하여 대기로부터 물을 생성할 수 있는 열전소자를 이용한 물 생성장치에 관한 것이다.
작물을 재배하기 위한 재배시설 즉, 하우스 시설은 저렴한 비용으로 원하는 장소에 용이하게 설치하여 작물을 재배할 수 있는 이점이 있다.
그런데, 겨울철 또는 갈수기 등에 작물 재배에 필요한 물 부족으로 인한 어려움이 많이 발생한다. 따라서 하우스 시설을 정상적으로 운영하지 못하는 불편함이 있으며, 별도로 용수를 끌어오기 위해서는 막대한 설비비용은 물론 유지 관리 비용이 발생하므로, 재배시설의 가격경쟁력을 낮추는 요인이 된다.
특히, 겨울철에 먼 곳에서 물을 끌어올 경우 동파를 방지하기 위한 별도의 설비가 요구되므로, 현실적인 어려움이 있다.
그리고 갈수록 심해지는 환경오염으로 인해 깨끗한 물의 확보도 어려워지고 있는 실정이다.
따라서 현장에서 깨끗한 물을 생성하여 공급해주기 위한 설비가 절실히 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1571787호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 열전소자를 이용하여 대기로부터 물을 용이하게 생성할 수 있는 열전소자를 이용한 물생성장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 열전소자를 이용한 물생성 장치는, 대기가 순환가능한 대기 이동유로를 가지는 장치 본체; 상기 대기 이동유로 상에 설치되며, 통과하는 대기와의 온도차에 의해 물을 생성하는 물 생성용 히트싱커; 상기 장치 본체와 상기 물 생성용 히트싱커 사이에 설치되어, 전력이 인가되어 구동시 상기 물생성용 히트싱커를 냉각시키는 열전소자; 상기 열전소자에서 발생하는 열을 상기 물생성용 히트싱커의 상류로 진입하는 대기와 열교환 하도록 설치되는 열교환 유닛; 및 상기 물생성용 히트싱커에서 생성된 물을 회수하는 물 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 외부 환경에 상관없이 물을 용이하게 생성하여 공급할 수 있다.
여기서, 상기 장치 본체는, 내부에 단열재로 충진되며, 상부의 외기 입구와 하부의 외기 출구 사이에 상기 대기 이동유로가 형성되는 것이 바람직하다.
이로써, 간단한 구성에 의해서 외기를 순환시켜서 물을 생성할 수 있다.
또한, 상기 물 회수부는, 상기 물생성용 히트싱커의 하부에 설치되어 낙하는 물을 수집하는 깔때기부; 및 상기 깔때기부에서 수집되는 물을 회수하여 저장하는 물탱크;를 포함하는 것이 좋다.
이로써, 생성된 물을 용이하게 수거하여 저장 및 사용할 수 있다.
또한, 상기 열교환 유닛은, 상기 열전소자의 발열면에 접촉되게 설치되며, 상기 물 생성용 히트싱커의 상부로 연장되는 히트파이프; 및 상기 히트파이프의 상단부에서 복수로 분기되어 연결되어, 상기 물 생성용 히트싱커로 유입되는 공기를 가열하는 복수의 열교환용 히트싱커;를 포함하는 것이 좋다.
이로써, 물생성용 히트싱커로 진입하는 공기를 효과적으로 가열하여 물 생성효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 열교환 유닛은, 상기 열교환용 히트싱커의 외측에 설치되어 공기와의 접촉면적을 확대시키는 다수의 열교환핀을 가지는 히트 스프레더를 더 포함하는 것이 좋다.
이로써, 짧은 시간에 공기와의 접촉면적을 최대한 확대하여 열교환 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 복수의 열교환용 히크싱커는 상기 대기 이동유로 상에서 상하방향으로 이격되고 대기 이동방향에 대해서는 지그재그로 이격되게 배치된 것이 좋다.
이로써, 공기의 흐름을 방해하지 않으면서도 열교환 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 대기 이동유로로 외부 공기를 강제 순환시키기 위한 공기 순환유닛을 더 포함하는 것이 좋다.
이로써, 외부 공기를 강제로 빠르게 순환시켜서 물 생성효율을 높일 수 있다.
본 발명의 열전소자를 이용한 물생성 장치에 따르면, 공기 중의 물 입자를 이용하여 물을 용이하게 생성할 수 있다.
따라서 재배시설의 설치 장소나 계절에 관계없이 즉, 물 공급이 원활하지 못한 장소에서도 물을 용이하게 생성하여 공급할 수 있다. 특히, 물이 부족한 지역이나 갈수기 때 재배시설을 통해 작물을 용이하게 재배할 수 있게 되어 비용을 절감하면서 작물의 생산량을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물생성 장치를 나타내 보인 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 열교환유닛을 나타내 보인 개략적인 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물생성 시스템을 자세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 물생성 장치(100)는 대기가 순환가능한 대기 이동유로(111)를 가지는 장치 본체(110), 상기 대기 이동유로(111) 상에 설치되며 통과하는 대기와의 온도차에 의해 물을 생성하는 물 생성용 히트싱커(120), 상기 장치 본체(110)와 물 생성용 히트싱커(120) 사이에 설치되어 전력이 인가되어 구동시 상기 물생성용 히트싱커(120)를 냉각시키는 열전소자(130), 상기 열전소자(130)에서 발생하는 열을 상기 물생성용 히트싱커(120)의 상류로 진입하는 대기와 열교환 하도록 설치되는 열교환 유닛(140)과, 물생성용 히트싱커(120)에서 생성된 물을 회수하는 물 회수부(150) 및 공기 순환유닛(160)을 구비한다.
상기 장치 본체(110)는 외피(112)의 내부에 단열재(113)가 충진된 구조를 가진다. 또한 장치 본체(110)는 상부의 외기 입구(111a)와 하부의 외기 출구(111b) 사이에 상기 대기 이동유로(111)가 형성된 구조를 가진다. 이러한 장치 본체(110)는 상부에서 하부로 관통 형성된 파이프 또는 덕트 구조를 가질 수 있다.
그리고 외기 출구(111b)는 장치 본체(110)의 외측으로 형성되어, 물 회수부(150)의 깔때기부(151)와 경로가 겹치지 않도록 형성되는 것이 좋다.
상기 물 생성용 히트싱커(120)는 장치 본체(110)의 대기 이동유로(111)의 내부에 설치되어, 외부로부터 진입되어 가열된 공기와의 온도차에 의해 물이 맺히도록 하여 물을 생성한다. 이를 위해 물 생성용 히트싱커(120)는 상기 열전소자(130)의 냉각면에 접촉되어 낮은 온도를 유지하게 된다. 또한, 바람직하게는 물 생성용 히트싱커(120)는 공기와의 접촉면적을 넓히면서도 공기와 원활하게 통과할 수 있도록 입체형으로 형성되고, 메쉬구조를 가지는 것이 좋다. 또한, 물 생성용 히트싱커(120)는 열 전달율이 우수한 알루미늄 재질로 형성되는 것이 좋다.
상기 열전소자(130)는 물 생성용 히트싱커(120)에 냉각면이 접촉되도록 장치 본체(110)에 설치된다. 그리고 열전소자(130)의 가열면은 히트파이프(141)와 접촉되도록 설치된다. 이러한 열전소자(130)는 미도시된 전원제어부의 제어신호에 따라서 전원을 공급받아 물 생성용 히트싱커(120)는 냉각시키고, 히트파이프(140)는 가열하게 된다. 열전소자(130)는 발열 및 냉각효율을 높이기 위해서 접촉면적을 넓게 확보할 수 있는 판 구조를 갖는 것이 좋다.
상기 열교환 유닛(140)은, 상기 열전소자(130)의 발열면에 접촉되게 설치되는 히트파이프(141)와, 히트파이프(141)의 상단부에 연결되는 복수의 열교환용 히트싱커(143) 및 히트 스프레더(145)를 구비한다.
상기 히트파이프(141)는 장치 본체(110)의 단열재 내부에 위치하며, 일면이 열전소자(130)의 발열면에 밀착되어 접촉되도록 설치된다. 이러한 히트파이프(141)는 판 구조를 가지며, 상부로 연장되어 물 생성용 히트싱커(120)의 상부에 위치하도록 대기 이동유로(111)의 내부로 연장 형성된다.
상기 열교환용 히트싱커(143)는 히트파이프(141)의 상단에서 복수개가 분기되어 연결된다. 바람직하게는 열교환용 히트싱커(143)는 복수가 상하로 이격되고, 좌우로는 소위 지그재그 방식으로 배치됨으로써 공기의 이동이 원활하도록 하면서, 공기와의 접촉이 원활하게 이루어지도록 하여 열교환이 효과적으로 이루어지게 하는 것이 좋다. 또한, 열교환용 히트싱커(143)는 상하로 기울어지게 배치됨으로써, 유동공기와의 저항을 최소화하여 공기 흐름의 방해를 최소화하도록 배치도는 것이 좋다. 이러한 열교환용 히트싱커(143)는 판 구조 또는 파이프 구조 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 히트 스프레더(145)는 상기 열교환용 히트싱커(120)의 외측에 설치되어 공기와의 접촉면적을 확대시키는 다수의 열교환핀을 가진다. 이와 같이, 열교환용 히트싱커(120)의 외측에 히트 스프레더(145)를 설치함으로써, 유입공기와의 열교환면적을 넓게 확보하여 유입공기를 효과적으로 가열할 수 있게 된다.
또한, 바람직하게는 히트파이프(141)와 열전소자(130) 사이에는 열전도성이 우수한 열전도체(142)가 더 설치되어, 열전소자(130)의 발열면에서 발생하는 열을 히트파이프(141)로 효과적으로 전달하도록 하는 것이 좋다.
상기 물 회수부(150)는 상기 물생성용 히트싱커(120)에서 생성된 물을 회수하기 위한 것이다. 이러한 물 회수부(150)는 상기 물생성용 히트싱커(120)의 하부에 설치되어 낙하는 물을 수집하는 깔때기부(151) 및 깔때기부(151)에서 수집되는 물을 회수하는 저장하는 물 탱크(153)를 구비한다.
상기 깔때기부(151)는 대기 이동유로(111) 상에 설치되되, 물생성용 히트싱커(120)으 직하부에 설치되어 물생성용 히트싱커(120)에서 맺혀서 생성된 후 낙하는 물을 수집한다. 그리고 깔때기부(151)에서 수집된 물은 물탱크(153)에 저장 보관되다가, 사용처로 공급될 수 있다.
상기 공기 순환유닛(160)은 외기를 상기 대기 이동유로(111)를 통과하도록 강제로 송풍하기 위한 것으로서, 대기 이동유로(111)의 입구(111a) 측에 설치되는 제1송풍팬(161)과, 출구(111b)에 설치되는 제2송풍팬(163)을 구비한다.
또한, 상기 제1송풍팬(161)의 상류 또는 하류에 공기 필터(170)가 더 구비될 수 있다. 따라서 물 생성을 위해 유입되는 공기의 이물질을 걸러낸 후 깨끗한 공기가 통과하도록 하여 깨끗한 물을 생성할 수 있고, 물생성용 히트싱커(120) 및 히트스프레더(145)의 오염을 방지하여 물 생성 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 바람직하게는 겨울철 열전소자의 냉(cold)면의 결빙을 방지하고 많은 양의 물을 생성할 수 있게 하기 위해서, 상기 공기 순환유닛(160)의 대기 이동유로(111)의 입구(111a)는 지하공기를 유입할 수 있도록 연결되는 것이 좋다. 따라서, 항상 많은 수분이 함유되어 있고 일정온도를 유지하는 지하공기를 유입하여 물을 생성함으로써, 많은 양의 물을 생성함은 물론, 열전소자의 냉면의 결빙을 방지할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 대기 이동유로(111)로 유입된 외기(공기)가 히트 스프레더(145)와 접촉하면서 열교환되어 가열된다. 가열된 공기는 열전소자(130)에 의해 낮은 온도로 냉각된 상태의 물생성용 히트싱커(120)와 접촉하면서, 온도차로 인하여 물이 맺히게 된다. 즉, 유입되어 가열된 공기에 포함된 습기는 물생성용 히트싱커(120)에 접촉함으로써, 물이 맺히게 된다. 그리고 이와 같이 생성된 물은 물 회수부(150)로 회수된다.
상기 구성에 의하면, 열전소자(130)를 이용하여 공기 중의 수분을 물로 맺히도록 하여 물을 생성할 수 있으며, 생성된 물은 물탱크로 회수되어 저장되고, 저장된 물은 하우스 등의 재배시설에 필요한 곳에 공급함으로써, 물부족 상황을 해결할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100..물생성 장치 110..장치 본체
120..물생성용 히터싱커 130..열전소자
140..열교환 유닛 141..히트파이프
143..열교환용 히트싱커 145..히트 스프레더
150..물 회수부 160..공기 순환유닛

Claims (7)

  1. 대기가 순환가능한 대기 이동유로를 가지는 장치 본체;
    상기 대기 이동유로 상에 설치되며, 통과하는 대기와의 온도차에 의해 물을 생성하는 물 생성용 히트싱커;
    상기 장치 본체와 상기 물 생성용 히트싱커 사이에 설치되어, 전력이 인가되어 구동시 상기 물생성용 히트싱커를 냉각시키는 열전소자;
    상기 열전소자에서 발생하는 열을 상기 물생성용 히트싱커의 상류로 진입하는 대기와 열교환 하도록 설치되는 열교환 유닛; 및
    상기 물생성용 히트싱커에서 생성된 물을 회수하는 물 회수부;를 포함하고,
    상기 열교환 유닛은,
    상기 열전소자의 발열면에 접촉되게 설치되며, 상기 물 생성용 히트싱커의 상부로 연장되는 히트파이프; 및
    상기 히트파이프의 상단부에서 복수로 분기되어 연결되어, 상기 물 생성용 히트싱커로 유입되는 공기를 가열하는 복수의 열교환용 히트싱커;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물생성장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치 본체는,
    내부에 단열재로 충진되며, 상부의 외기 입구와 하부의 외기 출구 사이에 상기 대기 이동유로가 형성되는 것을 열전소자를 이용한 물생성장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물 회수부는,
    상기 물생성용 히트싱커의 하부에 설치되어 낙하는 물을 수집하는 깔때기부; 및
    상기 깔때기부에서 수집되는 물을 회수하여 저장하는 물 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물생성장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 열교환 유닛은,
    상기 열교환용 히트싱커의 외측에 설치되어 공기와의 접촉면적을 확대시키는 다수의 열교환핀을 가지는 히트 스프레더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열교환용 히트싱커는 상기 대기 이동유로 상에서 상하방향으로 이격되고 대기 이동방향에 대해서는 지그재그로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
  7. 대기가 순환가능한 대기 이동유로를 가지는 장치 본체;
    상기 대기 이동유로 상에 설치되며, 통과하는 대기와의 온도차에 의해 물을 생성하는 물 생성용 히트싱커;
    상기 장치 본체와 상기 물 생성용 히트싱커 사이에 설치되어, 전력이 인가되어 구동시 상기 물생성용 히트싱커를 냉각시키는 열전소자;
    상기 열전소자에서 발생하는 열을 상기 물생성용 히트싱커의 상류로 진입하는 대기와 열교환 하도록 설치되는 열교환 유닛;
    상기 물생성용 히트싱커에서 생성된 물을 회수하는 물 회수부; 및
    상기 대기 이동유로로 외부 공기를 강제 순환시키기 위한 공기 순환유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 물 생성장치.
KR1020190034092A 2018-10-29 2019-03-26 열전소자를 이용한 물 생성장치 KR102049007B1 (ko)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06101251A (ja) * 1992-09-18 1994-04-12 Kubota Corp 空気中水分収集装置
KR20140061122A (ko) * 2012-11-13 2014-05-21 유길호 생활 용수 수집 장치
KR101571787B1 (ko) 2015-06-10 2015-11-26 주식회사 이앰 공기를 이용한 물생성장치

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