KR19990065393A

KR19990065393A - Air Conditioning Device Using Thermoelectric Element

Info

Publication number: KR19990065393A
Application number: KR1019980000666A
Authority: KR
Inventors: 이봉래
Original assignee: 배길성; 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-08-05

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용한 공조장치에 관하여 개시한다.The present invention relates to an air conditioner using a thermoelectric element.

본 발명은 외측면의 중앙에 부착되는 브라케트(11)를 중심으로 전후방으로 각각 흡입 그릴(12) 및 토출 그릴(13)이 장착되는 케이스(10); 상기 케이스(10) 내부를 양분하도록 적절한 단열재를 개재하여 장착되고, 전후방으로 양면에 방열판(17)을 지니는 열전소자(16); 그리고 상기 흡입 그릴(12)에서 방열판(17)을 지나 토출 그릴(13)로 공기가 유동되도록 하는 각각의 팬모터(14)(15)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the suction grille 12 and the discharge grille 13 are mounted to the front and rear with respect to the bracket 11 attached to the center of the outer side, respectively; A thermoelectric element (16) mounted through an appropriate heat insulating material to bisect the inside of the case (10) and having a heat sink (17) on both sides in front and rear; And it is characterized in that it comprises a fan motor 14, 15 for allowing air to flow from the suction grill 12 to the discharge grill 13 through the heat sink 17.

이에 따라 비교적 간단한 기계적 구성을 바탕으로 하고 환경오염이 없는 전기적 제어 수단에만 의존하여 냉방과 난방이 선택적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of selectively cooling and heating based on a relatively simple mechanical configuration and relying only on electrical control means without environmental pollution.

Description

Air Conditioning Device Using Thermoelectric Element

본 발명은 열전소자를 이용한 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비교적 간단한 기계적 구성을 바탕으로 하고 환경오염이 없는 전기적 제어 수단에만 의존하여 냉방과 난방이 선택적으로 이루어지도록 하는 열전소자를 이용한 공조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner using a thermoelectric element, and more particularly, an air conditioner using a thermoelectric element based on a relatively simple mechanical configuration and selectively cooling and heating based on the electrical control means without environmental pollution It is about.

일반적으로 냉난방 겸용의 공조장치는 냉방과 난방을 위한 기계적 구성이 상호 독립적으로 형성되고 제어된다. 즉 냉방을 위해서 필요한 압축기·응축기·증발기 등의 구성과, 난방을 위해서 필요한 전기식 또는 연소식 히터를 별도로 지니고 각각의 구성은 개별적으로 제어된다.In general, a combined air conditioning system is formed and controlled independently of the mechanical configuration for cooling and heating. In other words, each configuration is individually controlled, having a configuration such as a compressor, a condenser, and an evaporator necessary for cooling, and an electric or combustion heater required for heating.

이러한 종래의 공조장치는 냉난방에 따른 기구적 구성 상호간의 비연계성으로 인해 크기를 최소화하는데 제한이 따르기 때문에 벽결이형으로 제작하기가 곤란하여 공간 활용성이 저하된다.Such a conventional air conditioning apparatus has a limitation in minimizing the size due to non-association between mechanical components according to air conditioning and heating, which makes it difficult to manufacture wall-walled molds, thereby reducing space utilization.

또한 냉방을 위해 사용되는 프레온 등의 냉매나 난방시 발생하는 각종의 유해한 연소 가스는 주거의 쾌적성을 해치는 것은 물론 환경을 파괴하는 오염원으로 작용하기도 한다.In addition, refrigerants such as freon used for cooling, and various harmful combustion gases generated during heating not only impair the comfort of the house, but also act as a pollution source that destroys the environment.

이에 따라 본 발명은 비교적 간단한 기계적 구성을 바탕으로 하고 환경오염이 없는 전기적 제어 수단에만 의존하여 냉방과 난방이 선택적으로 이루어지도록 하는 열전소자를 이용한 공조장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an air conditioner using a thermoelectric element based on a relatively simple mechanical configuration and selectively cooling and heating based on electrical control means without environmental pollution.

도 1은 본 발명에 따른 공조장치를 부분 절개하여 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a partially cut air conditioner according to the present invention,

도 2는 본 발명의 변형예에 따른 공조장치를 개략적으로 나타내는 구성도.Figure 2 is a schematic view showing an air conditioner according to a modification of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 20: 케이스 11: 브라케트10, 20: Case 11: Bracket

12: 흡입 그릴 13: 토출 그릴12: suction grill 13: discharge grill

14, 15: 팬모터 16: 열전소자14, 15: fan motor 16: thermoelectric element

17: 방열판 18, 28: 제어기17: heat sink 18, 28: controller

21: 덕트 22: 밸브21: duct 22: valve

23: 내측벤트 24:외측벤트23: inside vent 24: outside vent

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외측면의 중앙에 부착되는 브라케트(11)를 중심으로 전후방으로 각각 흡입 그릴(12) 및 토출 그릴(13)이 장착되는 케이스(10); 상기 케이스(10) 내부를 양분하도록 적절한 단열재를 개재하여 장착되고, 전후방으로 양면에 방열판(17)을 지니는 열전소자(16); 그리고 상기 흡입 그릴(12)에서 방열판(17)을 지나 토출 그릴(13)로 공기가 유동되도록 하는 각각의 팬모터(14)(15)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 공조장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a case 10 in which the suction grille 12 and the discharge grille 13 are mounted in front and rear, respectively, around the bracket 11 attached to the center of the outer surface; A thermoelectric element (16) mounted through an appropriate heat insulating material to bisect the inside of the case (10) and having a heat sink (17) on both sides in front and rear; And fan motors 14 and 15 for allowing air to flow from the suction grill 12 to the discharge grill 13 through the heat sink 17. to provide.

또, 변형예로서 상기 케이스(10)의 양측 토출 그릴(13)에는 덕트(21)가 연통되도록 장착되고, 상기 덕트(21)는 밸브(22)로 개폐되는 내측벤트(23)와 항시 개방되는 외측벤트(24)를 지니는 구성도 가능하다.In addition, as a modification, the duct 21 is mounted on both side discharge grills 13 of the case 10 so that the duct 21 is always opened with the inner vent 23 opened and closed by the valve 22. A configuration having an outer vent 24 is also possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 공조장치를 부분 절개하여 나타내는 사시도로서, 냉방을 위해서 필요한 압축기·응축기·증발기 등의 구성과, 난방을 위해서 필요한 전기식 또는 연소식 히터가 배제된다.1 is a perspective view showing a partially cut air conditioner according to the present invention, the configuration of a compressor, condenser, evaporator, etc. necessary for cooling, and the electric or combustion heater required for heating.

본 발명에 따르면 외측면의 중앙에 부착되는 브라케트(11)를 중심으로 전후방으로 각각 흡입 그릴(12) 및 토출 그릴(13)이 장착되는 케이스(10)를 사용한다. 브라케트(11)는 본 발명에 따른 공조장치를 벽걸이 용도로 사용하기 위한 강도를 지니도록 한다. 흡입 그릴(12)은 케이스(10)의 상부에 설치하고 토출 그릴(13)은 케이스(10)의 전후방으로 설치한다. 흡입 그릴(12)은 비교적 큰 이물질의 유입을 방지하는 구성이면 족하나 토출 그릴(13)은 풍향을 가변할 수 있는 구성을 추가하는 것이 바람직하다.According to the present invention, a case 10 in which the suction grille 12 and the discharge grille 13 are mounted in front and rear, respectively, around the bracket 11 attached to the center of the outer surface is used. Bracket 11 is to have the strength for using the air conditioning apparatus according to the invention for wall hanging applications. The suction grille 12 is installed above the case 10, and the discharge grille 13 is installed in front and rear of the case 10. If the suction grill 12 is configured to prevent the introduction of a relatively large foreign matter, the discharge grill 13 preferably adds a configuration that can vary the wind direction.

또, 본 발명에 따르면 전후방으로 양면에 방열판(17)을 지니는 열전소자(16)가 상기 케이스(10) 내부를 양분하도록 적절한 단열재를 개재하여 장착된다. 열전소자(16)는 복수의 발열접점 및 흡열접점 상에 P형 반도체 및 N형 반도체를 PN접합이 형성되도록 다중으로 연결한 구성으로서 일방향으로 전류를 통과하면 펠티에 효과(peltier effect)에 의해 흡열접점에서 열에너지를 흡수하고 발열접점에서 열에너지를 방출하는 기능을 수행한다.In addition, according to the present invention, the thermoelectric element 16 having the heat dissipation plate 17 on both sides in front and rear is mounted via an appropriate heat insulating material so as to bisect the inside of the case 10. The thermoelectric element 16 is a configuration in which a plurality of P-type semiconductors and N-type semiconductors are formed in PN junctions on a plurality of heat-generating contacts and endothermic contacts so that a PN junction is formed. Absorbs heat energy and emits heat energy at the heating contact.

열전소자(16)의 양면에는 열전도성이 좋은 금속기판이 적층되고 그 외측으로 다시 방열판(17)이 적층되는 구성이 일반적이다. 이러한 적층 구조물이 케이스(10)와 접촉하는 부분에는 단열재를 삽입하여 금속간의 열전달을 차단한다. 이와 같이 하여 발열접점 및 흡열접점간에 직접 및 간접적인 열교환이 발생하지 않도록 하여야 효율의 저하가 방지된다. 같은 취지로 케이스(10)에 고정하기 위한 볼트도 합성수지 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 방열판(17)은 열전도성이 좋은 알루미늄 소재 등을 사용하여 규칙적인 골을 지니는 형상으로 사출 성형한다. 열전소자(16) 양면의 방열판(17)은 동일한 규격 및 크기로 하는데 방열판(17)의 골이 진행되는 방향과 공기가 유동되는 방향을 일치시킨다.On both sides of the thermoelectric element 16, a metal substrate having good thermal conductivity is laminated, and a heat sink 17 is laminated to the outside thereof. The laminated structure is inserted into the portion in contact with the case 10 to block the heat transfer between the metal. In this way, direct and indirect heat exchange between the exothermic contact and the endothermic contact should not be generated to prevent deterioration of efficiency. In the same manner, it is preferable to use a synthetic resin material for fixing the bolt to the case 10. The heat sink 17 is injection molded into a shape having a regular valley using an aluminum material having good thermal conductivity. The heat sink 17 on both sides of the thermoelectric element 16 have the same size and size, but the heat sink 17 has the same direction in which the valley of the heat sink 17 proceeds and the air flow direction.

또, 본 발명에 따르면 상기 흡입 그릴(12)에서 방열판(17)을 지나 토출 그릴(13)로 공기가 유동되도록 각각의 팬모터(14)(15)를 장착한다. 각각의 팬모터(14)(15)는 동일한 용량을 지니는 것을 사용하고 토출 그릴(13)을 향하도록 적절한 수량으로 장착한다. 각각의 팬모터(14)(15)는 본 발명의 장치의 사용 상태에 따라 고온의 공기 및 저온의 공기가 모두 통과하기 때문에 대략 60℃ 이상의 온도차를 견디는 내후성도 고려해야 한다.In addition, according to the present invention, the fan motors 14 and 15 are mounted so that air flows from the suction grill 12 to the discharge grill 13 through the heat sink 17. Each fan motor 14, 15 uses the same capacity and is mounted in an appropriate quantity to face the discharge grill 13. Each of the fan motors 14 and 15 must also take into account weather resistance to withstand a temperature difference of approximately 60 ° C. or more since both hot and cold air pass through, depending on the use of the device of the present invention.

이때, 본 발명에 따른 공조장치는 상기 열전소자(16)에 소정의 전원을 정역으로 인가하는 제어기(18)를 통하여 상기 팬모터(14)(15)의 풍량을 가변하여 온도를 조절한다. 제어기(18)는 열전소자(16)에 적절한 DC전압을 형성하고 팬모터(14)(15)의 인가전압을 변경하여 회전수가 변경되도록 한다. 제어기(18)는 케이스(10)에 내장하여 컴팩트한 구성을 도모하는데 열전소자(16)와 단열되도록 단열재를 개재시킨다.At this time, the air conditioner according to the present invention controls the temperature by varying the air volume of the fan motor 14, 15 through the controller 18 for applying a predetermined power to the thermoelectric element 16 in the forward and reverse directions. The controller 18 forms an appropriate DC voltage in the thermoelectric element 16 and changes the applied voltage of the fan motors 14 and 15 so that the rotation speed is changed. The controller 18 is embedded in the case 10 to achieve a compact configuration and interposes a heat insulating material so as to insulate the thermoelectric element 16.

이와 같은 구성에 따라 본 발명의 장치를 냉방용으로 사용하는 경우에는 부호 14의 팬모터 측에서 냉기를 실내로 토출하고 부호 15의 팬모터 측에서 외부로 방열한다. 반대로 본 발명의 장치를 난방용으로 사용하는 경우에는 부호 14의 팬모터 측에서 가온된 공기를 실내로 토출하고 부호 15의 팬모터 측에서 외부로 냉기를 토출한다. 이러한 기능의 절환은 제어기(18)에서 열전소자(16)에 인가되는 DC전원의 극성만 변경함으로써 간단히 조작된다.According to such a configuration, in the case of using the apparatus of the present invention for cooling, cold air is discharged from the fan motor side of the reference numeral 14 to the inside and radiated to the outside from the fan motor side of the reference numeral 15. On the contrary, in the case of using the apparatus of the present invention for heating, hot air is discharged to the room from the fan motor side 14 and cold air is discharged to the outside from the fan motor side 15. The switching of these functions is simply operated by changing only the polarity of the DC power applied from the controller 18 to the thermoelectric element 16.

도 2는 본 발명의 변형예에 따른 공조장치를 개략적으로 나타내는 구성도가 도시된다.2 is a configuration diagram schematically showing an air conditioning apparatus according to a modification of the present invention.

변형예에 따르면 케이스(20)의 양측 토출 그릴(13)에는 덕트(21)가 연통되도록 장착된다. 상기 케이스(20)를 포함하여 열전소자(16), 방열판(17) 등의 내부 구성품은 도 1과 동일성을 유지하는 것이 가능하다. 상기 덕트(21)는 밸브(22)로 개폐되는 외측벤트(24)와 항시 개방되는 내측벤트(23)를 지닌다. 하나의 내측벤트(23)는 실내를 향하도록 배치되고 두 개의 외측벤트(24)는 실외를 향하도록 배치된다. 제어기(28)는 도 1처럼 케이스(10) 내에 두지 않고 내측벤트(23) 부근에 장착한다. 밸브(22)는 열전소자(16)를 거친 공기가 내측벤트(23) 또는 외측벤트(24) 중의 하나로 토출되도록 하는 수단으로써 전력 소모가 없는 수동식으로 하는 것이 바람직하다.According to a modification, the duct 21 is mounted on both side discharge grills 13 of the case 20 so as to communicate with each other. Including the case 20, the internal components such as the thermoelectric element 16, the heat sink 17 can be maintained the same as in FIG. The duct 21 has an outer vent 24 which is opened and closed by the valve 22 and an inner vent 23 which is always open. One inner vent 23 is disposed to face the interior and two outer vents 24 are disposed to face the outdoor. The controller 28 is mounted in the vicinity of the inner vent 23 without being placed in the case 10 as shown in FIG. The valve 22 is a manual means that consumes no power as a means for discharging the air passing through the thermoelectric element 16 to either the inner vent 23 or the outer vent 24.

이러한 장치의 작동도 도 1과 동일하며 양측의 팬모터(14)(15)는 항시 온된다. 다만 열전소자(16)에 인가되는 전원의 극성을 변환하는 대신 밸브(22)의 위치를 변경하여 냉온방을 수행한다. 도시에서 케이스(20)의 좌측이 저온이라면 밸브(22)를 실선으로 표시한 대로 두면 내측벤트(23)에는 냉기가 토출된다. 양측의 밸브(22)를 이점쇄선의 위치로 두면 내측벤트(23)에는 온기가 토출된다.The operation of such a device is also the same as that of FIG. 1 and the fan motors 14 and 15 on both sides are always on. However, instead of changing the polarity of the power applied to the thermoelectric element 16, the position of the valve 22 is changed to perform cooling and heating. In the drawing, if the left side of the case 20 is a low temperature, if the valve 22 is left as indicated by a solid line, cold air is discharged to the inner vent 23. When the valves 22 on both sides are placed in the position of the double chain, the warm air is discharged to the inner vent 23.

한편 양측의 밸브(22)의 개도를 달리하면 내측벤트(23)에는 적절한 비율로 냉기와 온기가 혼합되어 유입되기도 한다. 도 1에서 이러한 기능이 구현되지 않는데 차이점이 존재한다. 도 2의 구성은 도 1에 비해 소형의 구성에 적절하여 설치 공간을 줄이는데 유리하다.On the other hand, if the opening degree of the valve 22 on both sides is different, the inside vent 23 may be mixed with cold and warm air in an appropriate ratio. There is a difference that this functionality is not implemented in FIG. The configuration of FIG. 2 is suitable for a smaller configuration than that of FIG. 1 and is advantageous in reducing installation space.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 열전소자를 이용한 공조장치는 비교적 간단한 기계적 구성을 바탕으로 하고 환경오염이 없는 전기적 제어 수단에만 의존하여 냉방과 난방이 선택적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.The air conditioner using the thermoelectric element of the present invention having the above configuration and action has an effect of selectively cooling and heating based on a relatively simple mechanical configuration and relying only on electrical control means without environmental pollution.

Claims

A case in which the suction grille and the discharge grille are mounted in the front and rear, respectively, around the bracket attached to the center of the outer surface;

A thermoelectric element mounted through an appropriate heat insulating material to bisect the inside of the case, and having a heat sink on both sides in front and rear; And

And a fan motor configured to allow air to flow from the suction grill to the discharge grill via the heat sink.

The air conditioner using a thermoelectric device according to claim 1, wherein the temperature is controlled by varying the air volume of the fan motor through a controller for applying a predetermined power to the thermoelectric device.

The air conditioner according to claim 1, wherein both side discharge grills of the case are mounted to communicate with the duct, and the duct has an outer vent that is opened and closed by a valve and an inner vent that is always opened.