KR102127561B1 - 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치에 관한 것으로, 공조설비의 배관 내부에 일체로 설치되는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 설치되며, 상기 케이싱의 내부 공간을 양분하여 제1 유로와 제2 유로로 분리하는 배관 분리패널과, 상기 배관 분리패널에 설치되어 일면은 상기 제1 유로에 접하고 타면은 상기 제2 유로에 접함으로써, 상기 제1 유로와 제2 유로를 통과하는 공기를 선택적으로 각각 냉방 또는 난방하기 위한 열전소자와, 상기 제1 유로를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로를 통과하는 공기와 접하면서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하도록 상기 배관 분리패널을 중심으로 상기 제1 유로와 제2 유로에 설치되는 습도조절수단과, 실내에서 환기 또는 외부에서 공급되어 상기 제2 유로로 유입된 공기가 상기 열전소자와 열교환을 일으켜 1차 제습된 후 상기 습도조절수단을 통과하여 2차 제습되고, 상기 제1 유로로 재유입되어 3차 제습되도록 하는 재유입 수단을 포함하며, 상기 습도조절수단이 상기 제1 유로와 제2 유로에서 외기에 포함된 수분을 제습하거나 수분을 증발시켜 상기 열전소자를 이용한 냉방, 난방, 제습, 가습 또는 재생을 하나의 장치로 일원화할 수 있다.

Description

열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치{Apparatus for Controlling Cooling, Heating and Humidity Using Thermoelectric element}

본 발명은 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 펠티어 효과를 활용하여 냉방과 난방에 이용하며, 냉방 시 통과 공기온도를 하강시켜 제습효과를 기대하고, 난방 시 가습효과를 기대하도록 하는 습도조절수단을 기존의 배관에 직접 연결함으로써, 냉난방, 제습, 가습을 하나의 장치로 할 수 있는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉방과 난방을 위해서는 기계식(증발기, 응축기, 압축기) 장치가 필요하거나, 에너지 절약을 위하여 히트펌프를 활용한다.

히트펌프는 계절별로 냉방장치와 난방장치를 별도로 사용하는 번거로움을 해소하고자 냉방장치와 난방장치를 하나의 장치로 구현한 것으로, 실내를 냉/난방시켜 실내환경을 적절한 온도로 유지할 수 있다.

히트펌프식 냉난방기는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가 하나의 냉매 순환 사이클을 형성하고 그 냉매 순환 사이클 상에 마련된 4웨이 밸브가 냉매의 흐름을 실내 온도에 따라 선택적으로 전환하여 실내를 냉난방하는 구조를 이루고 있다.

이러한 히트펌프식 냉난방기는, 냉난방을 선택적으로 전환할 수 있고 비교적 냉난방 효율이 높다는 이점을 갖는 반면, 온도가 일정치 않은 외기로부터 실내 냉난방 열원을 취하므로 정온의 안정된 냉난방 운전이 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 아울러, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가 모두 필요하므로 장치의 간소화가 어렵고 냉난방기의 구동 시 진동 및 소음이 발생하는 단점이 있었다.

이와 같은 단점을 해결하기 위해, 전력인가로 열의 흡수 또는 발생이 생기는 펠티에 효과를 이용한 열전소자를 이용해 실내를 선택적으로 냉난방하는 구조의 실내 냉난방기가 사용되기도 한다.

상기 열전소자를 이용한 냉난방기는 전류 또는 저항에 의해 열전소자의 냉난방 열원 온도가 정해져서 정온의 안정된 냉난방을 구현할 수 있으며, 기존 히트펌프식 냉난방기와 달리 진동 및 소음이 없는 냉난방 운전이 가능하다는 이점을 갖는다.

하지만, 상기한 열전소자를 이용한 종래의 실내 냉난방기는 전류인가에 따른 전력소모가 너무 크며 기존 히트펌프식 냉난방기에 비해 냉난방 효율 그리고 에너지 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 냉방과 난방 부하를 줄이기 위하여 필요 환기량을 충족시키는 범위에서 환기를 행하여야 하고, 여름철 또는 겨울철에는 습도 조절을 위해 제습기 또는 가습기가 별도로 요구되는바, 이와 같은 제품들을 각각 설치할 경우에는 비용이 이중으로 부담되는 문제가 있다.

또한, 기존의 제습하는 방법은 증발과 냉각에 의한 방법으로 공기 중의 수분을 증발시켜 응축수를 수집하여 실외로 배출시키고, 증발로 인하여 발생된 열이 실내로 배출됨에 따라 실내 온도를 상승시켜 여름철 냉방부하를 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있으며, 또 다른 제습방법은 공기 중의 수분을 냉각시키는 방법이 있으나, 이는 냉방기기가 삽입됨에 따라 제습기의 부피가 크고 배관 일체형으로 제작하기에는 무리가 있는 단점이 있다.

한국등록출원 10-0704143호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하도록 냉난방 및 제습과 가습에 필요한 장치를 하나의 장치로 일원화하여 냉난방과 함께 제습/가습 문제를 동시에 해결할 수 있는 냉난방 습도조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 기존의 기계식 장치를 대신하여 열전소자의 펠티어 효과를 냉방과 난방에 이용하면서도 냉방 시 통과 공기온도를 하강시킴으로써 제습효과를 기대하고, 난방의 경우에는 가습효과를 기대할 수 있는 열전소자를 이용한 냉난방 습도조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 기존의 배관에 일체로 설치되어 배관을 통과하는 공기를 직접 냉난방 및 제습/가습함으로써, 장치의 소형화를 이룰 수 있는 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 배관을 통과하는 공기의 정체시간을 늘릴 수 있도록 열교환을 일으켜 제습된 공기를 배관 내로 다시 유입시켜 외기와 혼합시킴과 동시에 와류 현상을 이용하여 공기의 정체 시간을 늘리고, 열효율을 높일 수 있는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 공조설비의 배관 내부에 일체로 설치되는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 설치되며, 상기 케이싱의 내부 공간을 양분하여 제1 유로와 제2 유로로 분리하는 배관 분리패널과, 상기 배관 분리패널에 설치되어 일면은 상기 제1 유로에 접하고 타면은 상기 제2 유로에 접함으로써, 상기 제1 유로와 제2 유로를 통과하는 공기를 선택적으로 각각 냉방 또는 난방하기 위한 열전소자와, 상기 제1 유로를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로를 통과하는 공기와 접하면서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하도록 상기 배관 분리패널을 중심으로 상기 제1 유로와 제2 유로에 설치되는 습도조절수단과, 실내에서 환기 또는 외부에서 공급되어 상기 제2 유로로 유입된 공기가 상기 열전소자와 열교환을 일으켜 1차 제습된 후 상기 습도조절수단을 통과하여 2차 제습되고, 상기 제1 유로로 재유입되어 3차 제습되도록 하는 재유입 수단을 포함하며, 상기 습도조절수단이 상기 제1 유로와 제2 유로에서 외기에 포함된 수분을 제습하거나 수분을 증발시켜 상기 열전소자를 이용한 냉방, 난방, 제습, 가습 또는 재생을 하나의 장치로 일원화하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치가 제공된다.

상기 케이싱은 상기 제1 유로에 외기를 유입시키기 위한 실외기 유입구가 형성되는 제1 격벽과, 상기 제1 격벽의 반대편에 설치되어 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 공기를 제습, 가습 또는 재생한 후 실내로 배출하기 위한 배출구와, 실내에서 환기 또는 외부에서 공급되어 상기 제2 유로로 유입된 공기가 상기 제2 유로에 유입되도록 하는 실내기 유입구가 형성되는 제2 격벽과, 상기 제2 유로의 실내기 유입구 반대편에 설치되어 상기 실내기 유입구를 통해 유입된 공기를 상기 제1 유로로 유입시키도록 가이드하는 제3 격벽을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 재유입 수단은 상기 실내기 유입구를 통해 제2 유로로 유입된 공기를 상기 제1 유로로 유입시키도록 상기 배관 분리패널에 형성되는 재유입 토출구와, 상기 재유입 토출구에 설치되는 송풍팬을 포함하며, 상기 재유입 토출구는 상기 실외기 유입구와 습도조절수단 사이에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에서는 상기 재유입 토출구를 통해 다시 제1 유로로 유입된 공기와 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 외기를 혼합시킴과 동시에 와류현상을 이용하여 공기의 정체시간을 늘리는 공기 정체구간이 형성되며, 상기 공기 정체구간으로 인해 상기 제1 유로를 통과하는 공기의 열적 효과를 높일 수 있다.

또한, 상기 제3 격벽은 상기 실내기 유입구를 통해 유입된 공기를 상기 재유입 토출구에 가이드하도록 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 습도조절수단은 통기 가능한 소재로 이루어지는 수용체에 제습제를 충진하여 이루어지는 벨트와, 상기 벨트를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 어느 하나가 연결되며, 상기 벨트의 양측에 설치되어 상기 벨트에 의하여 상호 연결되는 풀리로 이루어질 수 있다.

상기 제습제는 제올라이트, 활성탄, 실리카겔, 또는 고체 형상화된 염화칼슘 중 선택된 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.

본 발명에서 상기 벨트는 상기 제1 유로를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로를 통과하는 공기와 접하도록 상기 제1 유로와 제2 유로를 관통하여 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전하면서 제1 유로 및 제2 유로에서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생할 수 있다.

한편, 상기 열전소자의 양면에는 상기 열전소자를 통과하는 공기의 열접촉 면적을 높이기 위해 다수의 열교환핀을 포함하는 형태의 방열판이 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 유로 또는 제2 유로에는 결로로 인한 응축수를 외부로 배출할 수 있는 응축수 배출관이 연결될 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 기존의 기계식 장치를 대신하여 열전소자의 펠티어 효과를 냉방과 난방에 이용하면서도 냉방 시 통과 공기온도를 하강시킴으로써 제습효과를 기대하고, 난방의 경우에는 가습효과를 기대하여 냉난방 및 제습과 가습에 필요한 장치를 하나의 장치로 일원화하여, 하나의 장치로 냉방, 난방, 제습 및 가습의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기존의 배관에 일체로 설치되고 배관을 통과하는 공기의 열적 효과를 높이기 위하여 공기 정체 구간을 설치함으로써, 냉난방, 제습 및 가습의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 습도조절수단의 일실시예를 도시한 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명의 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치는 기존의 기계식 장치를 대신하여 열전소자의 펠티어 효과를 냉방과 난방에 이용하는 것으로, 펠티어 효과는 전류 방향의 변화로 냉방과 난방 기능 및 환기량 증가를 동시에 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 습도조절수단의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 공조설비의 배관(2) 내부에 일체로 설치되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10) 내에 설치되며, 상기 케이싱(10)의 내부 공간을 양분하여 제1 유로(22)와 제2 유로(24)로 분리하는 배관 분리패널(20)과, 상기 배관 분리패널(20)에 설치되어 일면은 상기 제1 유로(22)에 접하고 타면은 상기 제2 유로(24)에 접함으로써, 상기 제1 유로와 제2 유로를 통과하는 공기를 선택적으로 각각 냉방 또는 난방하기 위한 열전소자(40)와, 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로(24)를 통과하는 공기와 접하면서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하도록 상기 배관 분리패널(20)을 중심으로 상기 제1 유로와 제2 유로에 설치되는 습도조절수단(30)을 포함하며, 상기 습도조절수단(30)이 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24)에서 외기에 포함된 수분을 제습하거나 수분을 증발시켜 상기 열전소자를 이용한 냉방, 난방, 제습, 가습 또는 재생을 하나의 장치로 일원화하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱(10)은 기존의 공조설비에 설치되어 있는 배관(2) 내에 설치되는 것으로서, 본 발명의 냉난방 습도조절장치는 배관 일체형으로 구성되는데 큰 특징이 있다.

즉, 기존의 냉난방 장치는 실내기와 실외기로 구분되어 관이나 덕트로 연결되어 기능을 수행하고 있으나, 본 발명은 기존의 배관(수평 또는 수직)(2)에 직접적으로 연결할 수 있는 장점이 있다.

이를 위해, 상기 케이싱(10)은 설치되는 배관(2)에 대응되는 크기를 가져야 할 것이며, 통상 배관(2)이 사각단면을 가지는 형태로 이루어지므로, 상기 케이싱 역시 배관(2)에 수용될 수 있는 크기의 직육면체의 상자 형태로 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(10)은 상기 배관 분리패널(20)의 양단에 설치되는 제1 격벽(12)과 제2 격벽(16)을 포함하고, 상기 배관(2)에 구성요소들이 직접 결합되는 형태로 이루어질 수도 있다. 그러나, 장치의 작동 안정성 등을 고려할 때 배관(2)의 크기에 대응되는 직육면체 형상의 케이싱(10)이 적용되어 배관(2)과 일체로 설치되는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 일 실시예로 제시된 상기 케이싱(10)은 상기 제1 유로(22)에 외기를 유입시키기 위한 실외기 유입구가 형성되는 제1 격벽(12)과, 상기 제1 격벽(12)의 반대편에 설치되어 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 공기를 제습, 가습 또는 재생한 후 실내로 배출하기 위한 배출구가 형성된 제2 격벽(16)과, 상기 제2 유로(24)의 제2 격벽(16) 반대편에 설치되는 제3 격벽(14)을 포함한다.

상기 제2 격벽(16)은 제1 유로(22)와 제2 유로(24)를 모두 막는 크기로 설치될 수 있으며, 상기 제2 격벽(16)의 제2 유로(24)를 막는 부분에는 상기 배출구를 통해 실내로 배출된 공기 중 일부 또는 실내의 환기가 제2 유로(24)로 유입되도록 하는 실내기 유입구(17)가 형성된다.

한편, 상기 제3 격벽(14)은 상기 실내기 유입구(17)를 통해 유입된 공기를 상기 제1 유로(22)로 유입시키도록 가이드 역할을 하는 것이며, 상기 실외기 유입구와 배출구에는 강제 흡배기가 가능하도록 송풍팬(52)(54)이 설치된다.

한편, 상기 배관 분리패널(20)은 상기 배관(2)을 양분하여 제1 유로(22)와 제2 유로(24)로 분리한다. 이때, 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24)는 상기 배관(2)을 길이방향으로 양분한다. 예컨대, 도 1 또는 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 배관(2)을 상하로 나누거나 상기 배관(2)을 좌우로 분리하여 일측은 제1 유로(22), 타측은 제2 유로(24)로 구성하는 것도 가능하다.

통상, 상기 배관 분리패널(20)로 분리되는 제1 유로(22)와 제2 유로(24)가 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하지만, 경우에 따라 냉방, 난방, 제습 또는 가습의 열효율을 높이기 위해 상기 제1 유로(22)를 제2 유로(24) 보다 크게 구성할 수도 있다.

이와 같이, 제1 유로(22)와 제2 유로(24)로 분리하는 배관 분리패널(20)에는 냉난방을 위한 열전소자(40)가 설치된다. 이 경우, 열전소자(40)의 일면은 상기 제1 유로(22)에 접하고 타면은 상기 제2 유로(24)에 접하게 된다.

따라서, 상기 열전소자(40)의 전류인가 방향에 따라 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24)를 통과하는 공기를 선택적으로 각각 냉방 또는 난방할 수 있다.

본 발명에서는 상기 케이싱(10) 내에 습도조절수단(30), 열전소자(40)가 공기의 흐름 방향을 따라 차례로 수용되어, 상기 제1 유로(22)에는 외기가 상기 습도조절수단(30)을 통과하면서 1차적으로 습도를 조절하고, 이후 상기 열전소자(40)로 인해 2차적으로 냉각 또는 발열되어 외기 공기에 포함되어 있는 습도를 2차적으로 조절하도록 구성된다.

또한, 상기 열전소자(40)와 습도조절수단(30)의 설치 순서가 반대로 됨도 가능하다. 즉, 상기 열전소자(40)와 습도조절수단(30)이 공기의 흐름 방향을 따라 차례로 수용되어, 상기 제1 유로(22)에는 외기가 상기 열전소자(40)로 인해 1차적으로 냉각 또는 발열되어 외기 공기에 포함되어 있는 습도를 1차적으로 조절하고, 이후 상기 습도조절수단(30)을 통과하면서 2차적으로 습도를 조절하도록 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 실내에서 환기 또는 외부에서 공급되어 상기 제2 유로로 유입된 공기가 상기 열전소자와 열교환을 일으켜 1차 제습된 후 상기 습도조절수단을 통과하여 2차 제습되고, 상기 제1 유로로 재유입되어 3차 제습됨에 따라 제습 효과를 상승시키는 재유입 수단을 포함하는 것에 큰 특징이 있다.

여기서, 상기 재유입 수단은 상기 실내기 유입구(17)를 통해 제2 유로(24)로 유입된 공기를 상기 제1 유로(22)로 유입시키도록 상기 배관 분리패널(20)에 형성되는 재유입 토출구(20a)와, 상기 재유입 토출구(20a)에 설치되는 송풍팬(56)을 포함한다.

이때, 상기 재유입 토출구(20a)는 상기 실외기 유입구와 습도조절수단(30) 사이에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 구성은 상기 재유입 토출구(20a)를 통해 다시 제1 유로(22)로 유입된 공기와 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 외기를 혼합시킴과 동시에 와류현상을 이용하여 공기의 정체시간을 늘리는 공기 정체구간이 형성되며, 상기 공기 정체구간으로 인해 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기의 열적 효과를 높일 수 있다.

또한, 상기 제3 격벽(14)은 상기 실내기 유입구(17)를 통해 유입된 공기를 상기 재유입 토출구(20a)에 가이드하도록 도 2에서 보는 바와 같이, 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 습도조절수단(30)은 통기 가능한 소재로 이루어지는 수용체에 제습제(32a)를 충진하여 이루어지는 벨트(32)와, 상기 벨트(32)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(34)와, 상기 구동모터(34)의 회전축에 어느 하나가 연결되며, 상기 벨트(32)의 양측에 설치되어 상기 벨트에 의하여 상호 연결되는 풀리(36)(38)로 이루어질 수 있다.

상기 습도조절수단(30)은 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기와 상기 제2 유로(24)를 통과하는 공기를 번갈아 접하면서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하도록 상기 배관 분리패널(20)을 중심으로 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24) 사이를 회전하도록 설치된다.

즉, 본 발명에서 상기 벨트(32)는 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로(24)를 통과하는 공기와 접하도록 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24)를 관통하여 설치되고, 상기 구동모터(34)에 의해 회전하면서 제1 유로(22) 및 제2 유로(24)에서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생할 수 있다.

예를 들어, 상기 구동모터(34)가 동작하면 상기 구동모터(34)의 회전축에 연결된 풀리(36)가 회전하여 벨트(32)를 회전시킴으로써, 상기 제1 유로(22)에서 제습을 한 벨트(32)를 제2 유로(24) 측으로 보낼 수 있도록 되며, 반대로 제2 유로(24)에서 재생된 벨트(32)를 다시 제1 유로(22)로 보낼 수 있게 된다.

상기 벨트(32)는 통기 가능한 소재로 이루어지는 수용체, 예컨대, 그물망과 지지대를 설치하여 내부에 충진된 제습제(32a)가 밖으로 나오지 않도록 하면서도 공기가 통과할 수 있도록 구성할 수 있다.

여기서, 상기 제습제(32a)는 제올라이트, 활성탄, 실리카겔, 또는 고체 형상화된 염화칼슘 중 선택된 어느 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 흡착제로 널리 사용되는 제올라이트를 충진하여 제습의 효과를 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 구동모터(34)는 본 장치의 외부에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 열전소자(40)는 열효율을 높이기 위해, 열전소자(40)의 양면에 상기 열전소자(40)를 통과하는 공기의 열접촉 면적을 높이기 위해 다수의 열교환핀을 포함하는 형태의 방열판이 더 설치될 수 있다.

상기 열교환핀은 히트파이프 형태로 구성되며, 통상적인 히트파이프 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 열교환핀은 간격을 촘촘하게 하여 공기와 열접촉하는 면적을 넓힘으로써, 열전소자(40)를 통과하는 공기의 접촉 면적을 높여 열효율을 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 제1 유로(22) 또는 제2 유로(24)에는 결로로 인한 응축수를 외부로 배출할 수 있는 응축수 배출관(도시안함)이 연결될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치는 상기 습도조절수단(30)이 상기 제1 유로(22)와 제2 유로(24) 사이를 회전하면서 외기에 포함된 수분을 제습하거나 수분을 증발시켜 상기 열전소자(40)를 이용한 냉방, 난방, 제습, 가습 또는 재생을 하나의 장치로 일원화할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 배관 일체형 냉난방 습도조절장치의 작동 방법을 설명하면 다음과 같다.

1. 냉방 및 제습모드

상기 제1 유로(22)로 유입된 공기는 상기 습도조절수단(30)과 상기 열전소자(40)를 차례로 통과하면서 상기 열전소자(40)의 냉각효과에 의하여 1차적으로 냉각되어 공기 온도가 하강됨과 동시에 공기에 포함되어 있는 습도를 낮춰 1차 제습이 실시된다.

온도가 낮고 1차 제습된 공기는 상기 송풍팬(54)에 의해 실내에 공급된다.

이후, 상기 제1 유로(22)를 통해 상기 열전소자(40)와 1차 열교환을 일으킨 공기 중 일부가 상기 실내기 유입구(17)를 통해 제2 유로(24)에 유입되어 상기 습도조절수단(30)을 통과하면서 2차 제습되고, 상기 재유입 토출구(20a)를 통해 상기 제1 유로(22)로 재유입된다.

이후, 상기 재유입 토출구(20a)를 통해 다시 제1 유로(22)로 유입된 공기와 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 외기가 혼합되면서 동시에 와류현상을 이용하여 공기의 정체시간을 늘리는 공기 정체구간이 형성되며, 상기 공기 정체구간으로 인해 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기의 열적 효과를 높일 수 있다.

또한, 제1 유로(22)에 재유입된 공기는 상기 습도조절수단(30)을 통과하면서 3차 제습됨에 따라 제습 효과를 상승시킬 수 있게 된다.

이 경우, 습기를 머금은 상기 습도조절수단(30)의 벨트(32)는 구동모터(34)에 의해 회전하면서 제2 유로(24)에 접하게 되고, 상기 제2 유로(24)는 상기 열전소자(40)의 타면에 접하여 열전소자(40)의 발열로 인해 제2 유로(24)를 통과하는 공기는 온도가 상승된 상태에서 습기를 머금은 벨트(32)를 통과하게 된다.

따라서, 제2 유로(24)를 통과하는 고온의 공기가 습도조절수단(30)의 벨트 내 제습제(32a)의 수분을 증발하여 제습제(32a)를 재생시킨다.

이와 같이 상기 습도조절수단(30)이 계속 회전하면서 상기 제습제(32a)가 제1 유로(22)에서는 제습을 제2 유로(24)에서는 수분이 증발되어 재생되므로, 냉방 및 제습을 영구적으로 할 수 있다.

2. 난방 모드

상기 열전소자(40)의 전류방향을 변경하면 열전소자(40)의 일면이 발열되어 상기 제1 유로(22)를 통과하는 공기의 온도상승을 유도하게 되며, 이 공기가 실내로 유입되어 난방을 하게 된다.

이 경우, 열전소자(40)의 타면에는 냉각이 이루어지고, 제2 유로(24)에 유입되는 실내의 공기는 열전소자(40)를 통해 냉각되면서 상기 습도조절수단(30)을 통과하게 된다. 상기 열전소자(40)를 통해 1차 제습된 공기는 상기 습도조절수단(30)을 통과하면서 상기 제습제(32a)에 의해 2차적으로 제습된 후, 상기 습도조절수단(30)이 회전하면 제1 유로(22)를 통과하는 공기가 습도조절수단(30)의 제습제(32a)의 수분을 증발시키면서 상기 송풍팬(54)에 의해 실내에 공급하므로 실내에는 수분이 함유된 공기가 공급되어 가습의 효과가 나타난다.

이와 같은 본 발명의 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치를 장기간 실험한 결과,

- 냉방 및 제습: 24.9℃, 78.3%(0.01552㎏/㎏[DA])의 공기상태가 본 발명을 통과하면 17.1℃, 45.3%(0.00547㎏/㎏[DA])로 7.8℃의 온도하강 및 절대습도는 64.8%의 감소효과가 나타났다.

- 난방 및 가습: 14.5℃, 34.8%(0.00355㎏/㎏[DA])의 공기상태가 본 발명을 통과하면 25.1℃, 18.1%(0.00356㎏/㎏[DA])로 10.6℃의 온도상승 및 절대습도는 0.3%의 증가효과가 나타났다.

이에 사용된 열전소자의 소요 동력은 70W이다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

2: 배관 10: 케이싱
12: 제1 격벽 14: 제3 격벽
16: 제2 격벽 17: 실내기 유입구
20: 배관 분리패널 20a: 재유입 토출구
22: 제1 유로 24: 제2 유로
30: 습도조절수단 32: 벨트
32a: 제습제 34: 구동모터
36, 38: 풀리 40: 열전소자
52, 54: 송풍팬

Claims (10)

1. 공조설비의 배관 내부에 일체로 설치되는 케이싱;
   상기 케이싱 내에 설치되며, 상기 케이싱의 내부 공간을 양분하여 제1 유로와 제2 유로로 분리하는 배관 분리패널;
   상기 배관 분리패널에 설치되어 일면은 상기 제1 유로에 접하고 타면은 상기 제2 유로에 접함으로써, 상기 제1 유로와 제2 유로를 통과하는 공기를 선택적으로 각각 냉방 또는 난방하기 위한 열전소자;
   상기 제1 유로를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로를 통과하는 공기와 접하면서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하도록 상기 배관 분리패널을 중심으로 상기 제1 유로와 제2 유로에 설치되는 습도조절수단; 및
   실내에서 환기 또는 외부에서 공급되어 상기 제2 유로로 유입된 공기가 상기 열전소자와 열교환을 일으켜 1차 제습된 후 상기 습도조절수단을 통과하여 2차 제습되고, 상기 제1 유로로 재유입되어 3차 제습되도록 하는 재유입 수단;
   을 포함하며,
   상기 케이싱은 상기 제1 유로에 외기를 유입시키기 위한 실외기 유입구가 형성되는 제1 격벽과, 상기 제1 격벽의 반대편에 설치되어 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 공기를 제습, 가습 또는 재생한 후 실내로 배출하기 위한 배출구와 실내에서 환기 또는 외부에서 공급되는 공기가 상기 제2 유로에 유입되도록 하는 실내기 유입구가 형성되는 제2 격벽과, 상기 제2 유로의 실내기 유입구 반대편에 설치되어 상기 실내기 유입구를 통해 유입된 공기를 상기 제1 유로로 유입시키도록 가이드하되, 상기 실내기 유입구를 통해 유입된 공기를 재유입 토출구에 가이드하도록 소정의 각도로 경사지게 형성되는 제3 격벽을 포함하고,
   상기 제1 유로 또는 제2 유로에는 결로로 인한 응축수를 외부로 배출할 수 있는 응축수 배출관이 연결되어,
   상기 습도조절수단이 상기 제1 유로와 제2 유로에서 외기에 포함된 수분을 제습하거나 수분을 증발시켜 상기 열전소자를 이용한 냉방, 난방, 제습, 가습 또는 재생을 하나의 장치로 일원화하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 재유입 수단은 상기 실내기 유입구를 통해 제2 유로로 유입된 공기를 상기 제1 유로로 유입시키도록 상기 배관 분리패널에 형성되는 재유입 토출구와,
   상기 재유입 토출구에 설치되는 송풍팬을 포함하며,
   상기 재유입 토출구는 상기 실외기 유입구와 습도조절수단 사이에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 재유입 토출구를 통해 다시 제1 유로로 유입된 공기와 상기 실외기 유입구를 통해 유입된 외기를 혼합시킴과 동시에 와류현상을 이용하여 공기의 정체시간을 늘리는 공기 정체구간이 형성되며,
   상기 공기 정체구간으로 인해 상기 제1 유로를 통과하는 공기의 열적 효과를 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 습도조절수단은 통기 가능한 소재로 이루어지는 수용체에 제습제를 충진하여 이루어지는 벨트;
   상기 벨트를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터;
   상기 구동모터의 회전축에 어느 하나가 연결되며, 상기 벨트의 양측에 설치되어 상기 벨트에 의하여 상호 연결되는 풀리;
   로 이루어지는 것을 특징으로 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제습제는 제올라이트, 활성탄, 실리카겔, 또는 고체 형상화된 염화칼슘 중 선택된 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 벨트는 상기 제1 유로를 통과하는 공기 또는 상기 제2 유로를 통과하는 공기와 접하도록 상기 제1 유로와 제2 유로를 관통하여 설치되고,
   상기 구동모터에 의해 회전하면서 제1 유로 및 제2 유로에서 공기의 습도를 조절하여 제습, 가습 또는 재생하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전소자의 양면에는 상기 열전소자를 통과하는 공기의 열접촉 면적을 높이기 위해 다수의 열교환핀을 포함하는 형태의 방열판이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배관 일체형 냉난방 습도조절장치.
10. 삭제

Images