KR20000044075A - 열전 반도체를 이용한 에어컨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전 반도체를 이용한 에어컨에 관한 것으로, 일측면에 실내흡입구(10a) 및 실내토출구(10b)가 형성된 캐비넷(10); 상기 캐비넷(10)에 수직으로 내장되어 내부를 양분하는 열전 반도체(11); 상기 열전 반도체(11)의 일측에 부착된 흡열판(13) 및 타측면에 부착된 방열판(12); 상기 흡열판(13)의 상부에 설치되어 제 1모터(17)에 의해 회동하는 횡류팬(18); 상기 캐비넷(10)의 일측 외면에 설치되어 에어컨을 제어하는 조작부(19); 상기 캐비넷(10)의 타측면 상방에 공간부를 갖고 형성되고 일측면에 공기출입공(24)이 형성된 상부케이스(20); 및 열전도관(21b)의 일단이 상기 방열판(12)에 삽입되고 타단이 상기 상부케이스(20)의 내부로 연장되며, 상기 열전도관(21b)의 타단부 외면에 열전도관(21b)보다 직경이 작은 열방출관(21a)이 지그재그 형상으로 설치된 히트파이프(21)로 구성된 것이다.

이와 같은 본 발명은 전체적인 구조가 간단해 제작과 수리가 용이하고 압축기를 사용하지 않음으로서 소음과 진동이 발생하지 않으며 프레온 가스 등 유해한 냉매를 사용하지 않으므로서 환경오염을 방지할 수 있고 냉각속도가 빠르고 온도 조절이 용이하며, 방열판(12)을 히트파이프(21)를 통해 공랭시킴으로서 열전 반도체(11)의 효율을 향상시켜 에어컨의 냉각성능을 높히는 것이다.

Description

열전 반도체를 이용한 에어컨

본 발명은 열전 반도체를 이용한 에어컨에 관한 것으로, 특히 캐비넷에 흡열판과 방열판이 부착된 열전 반도체를 삽입하여 공기를 냉각 시키고 방열판에 히트파이프를 설치하여 방열판을 냉각 시킴으로서, 에어컨의 냉각효율을 상승시키는 열전 반도체를 이용한 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로, 창문이나 벽에 설치되는 에어컨은 도 1에 도시된 바와 같이, 전, 후방이 실내·외로 노출되는 본체(1)가 구비되어, 이 본체(1)의 내부에는 격판(2)에 의해 실외공간부(1a)와 실내공간부(1b)로 구획되고, 격판(2)에는 중앙에서 양방향으로 회전력을 전달하는 모터(3)가 설치된다.

그리고, 실외공간부(1a)에 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(4)가 설치되고, 이 압축기(4)의 후방에 압축기(4)로부터 전달되는 고온고압의 냉매를 액화시켜 상온으로 응축하는 응축기(5)가 설치된다. 또한, 이 응축기(5)는 냉매가 흐르는 냉매관이 지그재그 형태로 다수개 배열되고, 각 냉매관의 외주면에 이들에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 방열핀이 구비된다.

그리고, 실외공간부(1a)와 대응되는 모터(3)의 후방으로 이 모터(3)의 회전축에 냉각팬(6)이 설치되어 응축기(5)쪽으로 바람을 송풍시켜 응축기(5)를 공냉 시킨다. 그리고, 실외공간부(1a)의 양측판에 실외흡입구가 형성되고 응축기(5)의 후방에 실외토출구가 형성된다. 따라서, 모터(3)의 구동으로 냉각팬(6)이 회전되며 실외공기가 실외 흡입구를 따라 흡입되고 후방의 응축기(5)를 거치면서 이를 공냉 시키는 것이다.

한편, 실내공간부(1b)의 내부에는 증발기(7)가 설치되고, 이 증발기(7)는 그 내부에 도시되지 않은 모세관을 거쳐 팽창된 냉매가 흐르는 것으로, 냉매가 팽창하여 증발하여 기체가 되는 것이다. 이때, 냉매가 기화시 증발열을 필요로 하기 때문에 주위의 열을 빼앗아 주위의 온도가 떨어지게 된다. 그리고, 모터(3)와 대응되는 실내공간부(1b)에 순환팬(8)이 설치된다.

또한, 순환팬(8)은 양방향으로 회전되는 모터(3)에 의해 회전되어 실내공기를 증발기(7) 측으로 순환시킨다. 그리고, 본체(1)의 전방에 순환팬(8)의 회전으로 실내공기가 증발기(7) 측으로 흡입되는 실내흡입구가 설치되고, 이 실내흡입구 하부에 증발기(7)를 거치면서 열교환되어 냉각된 냉기가 토출되는 실내토출구가 형성된다.

이와 같이 에어컨은 모터(3)가 작동되면, 모터(3)의 양방향으로 회전축에 끼워져 설치된 순환팬(8)과 냉각팬(8)이 동시에 회전되고, 압축기(4)에서 냉매가 고온고압으로 압축된 다음 응축기(5) 측으로 순환되면, 냉각팬(6)의 회전으로 발생되는 바람에 의해 공랭된다.

즉, 냉각팬(6)이 회전되면 실외공기가 실외흡입구를 거쳐 실외공간부(1a)로 흡입된 후, 후방의 응축기(5)를 통과한다. 이때, 응축기(5)에 강한 바람이 통과하면서 응축기(5)의 자체의 열을 외부로 방열 시켜 냉각시킨 뒤 바람은 실외토출구를 따라 실외로 토출된다.

그리고, 응축기(5)에서 저온저압으로 액화되어 응축된 냉매가 도시되지 않은 모세관을 거치면서 팽창되고, 따라서 팽창된 기체액체 혼합냉매가 실내공간부(1b)의 증발기(7) 측으로 순환되어 액체상태의 냉매가 증발하여 외부의 열을 흡수하게 된다.

그리하여, 모터(3)의 구동으로 순환팬(8)이 회전되면 실내공기가 실내흡입구를 따라 실내공간부(1b) 내부로 흡입된 후 증발기(7)를 거치면서 냉각되며, 이 냉각된 실내공기는 실내토출를 통해 실내로 토출됨으로서 실내가 시원하게 냉방되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 증기 압축식 냉동 시스템을 갖는 에어컨은 구조가 복잡하여 제조가 어렵고, 압축기를 사용함으로 소음이 크게 발생하며, 냉각효율이 떨어져 실내온도가 낮추는데 많은 시간이 걸렸고, 냉매를 사용함으로서 환경오염의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 열전 반도체를 이용하는 새로운 형태의 에어컨의 방열판에 히트파이프를 설치하여, 소음과 진동이 없고 구조가 간단하여 제작이 용이하며 냉각성능이 우수한 열전 반도체를 이용한 에어컨을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 창문형 에어컨의 일 예를 도시한 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 반도체를 이용한 에어컨을 개략적인 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 열전 반도체를 이용한 에어컨의 일부를 절개한 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 캐비넷 10a : 실내흡입구

10b : 실내토출구 11 : 열전 반도체

12 : 방열판 13 : 흡열판

14 : 온도센서 15 : 제상수통

16 : 배출호스 17 : 제 1모터

18 : 횡류팬 19 : 조작부

20 : 상부케이스 21 : 히트파이프

21a : 열방출관 21b : 열전도관

22 : 제 2모터 23 : 냉각팬

24 : 공기출입공 25 : 브라켓

이와 같은 본 발명의 기술적 과제는 일측면에 실내흡입구(10a) 및 실내토출구(10b)가 형성된 캐비넷(10); 상기 캐비넷(10)에 수직으로 내장되어 내부를 양분하는 열전 반도체(11); 상기 열전 반도체(11)의 일측에 부착된 흡열판(13) 및 타측면에 부착된 방열판(12); 상기 흡열판(13)의 상부에 설치되어 제 1모터(17)에 의해 회동하는 횡류팬(18); 상기 캐비넷(10)의 일측 외면에 설치되어 에어컨을 제어하는 조작부(19); 상기 캐비넷(10)의 타측면 상방에 공간부를 갖고 형성되고 일측면에 공기출입공(24)이 형성된 상부케이스(20); 및 열전도관(21b)의 일단이 상기 방열판(12)에 삽입되고 타단이 상기 상부케이스(20)의 내부로 연장되며, 상기 열전도관(21b)의 타단부 외면에 열전도관(21b)보다 직경이 작은 열방출관(21a)이 지그재그 형상으로 설치된 히트파이프(21)로 구성되어 달성된다.

이하, 본 발명 열전 반도체를 이용한 에어컨의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에어컨은 캐비넷(10)에 열전 반도체(11)(Thermoelectric semiconductor)가 내장되어 일측에 흡열판(13)이 부착되고, 타측에 방열판(12)이 부착되며, 이 방열판(12)의 냉각을 위해 히트파이프(21)가 설치된 것이다.

그리고, 캐비넷(10)은 정방형으로 내부에 공간부를 갖고, 창문이나 벽체에 끼워져 고정되는 것으로, 실내측을 향하는 측면의 상단에 실내토출구(10b)가 형성되고, 하단에 실내흡입구(10a)가 형성된 것이다.

또한, 열전 반도체(11)는 상기 캐비넷(10)의 내부에 수직으로 세워져 캐비넷(10)의 내부를 양측으로 구획하고, 실내측으로 열을 흡수하는 흡열판(13)이 부착되며, 실외측으로 열을 방출하는 방열판(12)이 부착되는 것이다.

또한, 흡열판(13)의 상부에는 제 1모터(17)에 의해 회전하는 횡류팬(18)이 설치되어 실내흡입구(10a)에서 공기를 흡입하여 냉각 시킨 후 실내토출구(10b)를 통해 배출 시키는 것이다.

그리고, 흡열판(13)의 하방에는 제상수통(15)이 설치되어 흡입 공기가 냉각시 흡열판(13)에서 응결된 물방울이 저수되고, 상기 제상수통(15)의 일측에 배출호스(16)의 일단이 연결되고 타단이 실외측으로 배출되게 설치된다.

또한, 케비넷(10)의 실외측 상방에는 상부케이스(20)가 설치되고, 이 상부케이스(20) 내부에는 상기 방열판(12)으로 부터 연장된 히트파이프(21)가 설치되며, 일측면에 외기출입공(24)이 형성되어 브라켓(25)에 지지된 제 2모터(22)에 의해 회전하는 냉각팬(23)이 설치되는 것이다.

그리고, 히트파이프(21)는 열전도율이 높은 금속재질인 열전도관(21b)의 일단부가 방열판(12)에 삽입되고, 타단이 상부케이스(20) 측으로 연장되어 열전도관(21b)보다 직경이 작은 열방출관(21a)이 공기중에 열을 용이하게 방출할 수 있도록 지그재그 형태로 굴곡되게 부착된 것이다.

또한, 캐비넷(10)의 실내흡입구(10a) 측의 외측면에는 조작부(19)가 설치되고, 이 조작부(19)에는 온/오프 스위치 및 온도설정 스위치가 설치되어 에어컨에 전원을 인입시켜 제 1모터(17)와 제 2모터(22) 및 열전 반도체(11)를 작동 시키거나 실내온도가 일정온도로 유지되도록 한다.

그리고, 캐비넷(10)의 실내흡입구(10a) 측의 내측면에는 온도센서(14)가 설치되어, 실내흡입구(10a)로 흡입되는 공기가 상기 조작부(19)로부터 입력된 설정온도 이하가 될 때, 에어컨으로 인입되는 전원을 차단하여 작동을 정지시키는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 열전 반도체(11)를 이용한 에어컨의 작동은 다음과 같다.

우선, 사무실이나 가정에서 열전 반도체(11)에 전원을 인가하기 위해서는 교류를 직류로 변환해서 사용한다. 그리고, 이와 같이 변환된 직류전류가 열전 반도체(11)에 인입되면 네가티브로 대전된 금속/반도체 접점에서 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전 반도체(11) 내부로 이동하여 흡열이 일어나고, 포지티브로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해 발열이 일어난다.

이와 같은 펠티어 효과(Peltier effect)에 의해 흡열판(13)에서는 외기로부터 열을 흡수하여 공기를 냉각 시키고, 방열판(12)에서는 외기로 열을 방출하게 된다.

즉, 조작부(19)의 스위치를 온 동작 시키면, 모터(17)의 작동에 의해 횡류팬(18)이 회전하여 실내흡입구(10a)로 실내공기가 흡입된 후 흡열판(13)을 통과해 실내토출구(10b)로 배출된다. 이때, 캐비넷(10)의 흡열판(13) 측으로 흡입된 공기는 흡열판(13)으로부터 열을 빼앗겨 냉각된 후 실내토출구(10b)를 통해 배출된다.

이와 같이 하여, 실내에 냉각공기가 계속 공급 되면서 실내 온도가 저하되는 것이다. 그리고, 실내온도가 계속 저하되면 온도센서(14)가 작동하여 에어컨을 정지 시킨다.

이를 보다 상세히 설명하면, 열전 반도체(11)에 계속적으로 전류가 공급되어 실내온도가 일정온도로 저하되는데, 이때 캐비넷(10)의 실내흡입구(10a) 내측에 설치된 온도센서(14)가 실내흡입구(10a)로 흡입되는 온도를 측정하여 조작부(19)에서 설정한 온도 이하로 저하되면 에어컨으로 인입되는 전원을 차단하여 열전 반도체(11)와 제 1모터(17)와 제 2모터(22)의 작동을 멈추게 하는 것이다. 따라서, 에어컨이 계속작동하여 실내온도가 계속 낮아지지 않고 일정 온도를 유지할 수 있게 된다.

한편, 방열판(12)을 통해 배출되는 열은 열전도율이 높은 히트파이프(21)의 열전도관(21b)을 통해 상부케이스(20) 측으로 연장된 열전도관(21b)의 타단으로 전달된다. 그리고, 열전도관(21b)의 타단으로 전달된 열은 열방출관(21a)을 통해 공기 중에 방출되는 것이다.

이때, 상부케이스(20)의 일측에 형성된 공기출입공(24)에는 조작부(19)의 온 동작시 제 2모터(22)의 작동에 의해 회전하는 냉각팬(23)이 설치되어, 뜨거운 공기를 배출시키고 외부의 차가운 공기를 인입시켜 히트파이프(21)의 열방출관(21a)을 냉각 시키는 작용을 한다.

상기에서 열전 반도체(11)의 효율은 인입되는 전류의 세기가 크고 흡열판(13)과 방열판(12)의 온도차가 작아지면 높아지는데, 방열판(12)을 히트파이프(21)를 통해 냉각 시키게 되면 방열판(12)의 냉각효율을 높혀 흡열판(13)과 방열판(12) 사이의 온도차를 작게 함으로서, 열전 반도체(11)의 효율이 향상된다.

또한, 실내흡입구(10a)를 통해 흡입된 실내공기가 흡열판(13)을 통과시, 흡입공기가 열을 잃고 응결되면서 수분을 방출하여 물방울이 형성되는데, 이 물방울은 흡열판(13)을 타고 하방으로 떨어져 제상수통(15)에 저수된다. 그리고, 이와 같이 저수된 물은 배출호스(16)를 통해 캐비넷(10)의 외측으로 배출된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 흡열판(13)과 방열판(12)을 양측면에 갖는 열전 반도체(11)가 캐비넷(10)에 내장되어, 횡류팬(18)에 의해 캐비넷(10)의 내부로 유입된 흡입공기는 흡열판(13)을 지나며 냉각된 후 실내로 배출됨으로서, 전체적인 구조가 간단해 제작과 수리가 용이하고 압축기를 사용하지 않음으로서 소음과 진동이 발생하지 않으며 프레온 가스 등 유해한 냉매를 사용하지 않으므로서 환경오염을 방지할 수 있고 냉각속도가 빠르고 온도 조절이 용이한 것이다.

그리고, 방열판(12)을 히트파이프(21)를 통해 공냉시킴으로서 열전 반도체(11)의 효율을 향상시켜 에어컨의 냉각성능을 높히는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 일측면에 실내흡입구(10a) 및 실내토출구(10b)가 형성된 캐비넷(10);

   상기 캐비넷(10)에 수직으로 내장되어 내부를 양분하는 열전 반도체(11);

   상기 열전 반도체(11)의 일측에 부착된 흡열판(13) 및 타측면에 부착된 방열판(12);

   상기 흡열판(13)의 상부에 설치되어 제 1모터(17)에 의해 회동하는 횡류팬(18);

   상기 캐비넷(10)의 일측 외면에 설치되어 에어컨을 제어하는 조작부(19);

   상기 캐비넷(10)의 타측면 상방에 공간부를 갖고 형성되고 일측면에 공기출입공(24)이 형성된 상부케이스(20); 및

   열전도관(21b)의 일단이 상기 방열판(12)에 삽입되고 타단이 상기 상부케이스(20)의 내부로 연장되며, 상기 열전도관(21b)의 타단부 외면에 열전도관(21b)보다 직경이 작은 열방출관(21a)이 지그재그 형상으로 설치된 히트파이프(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 반도체를 이용한 에어컨.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부케이스(20)의 공기출입공(24)에 브라켓(25)에 지지된 제 2모터(22)에 의해 회전하는 냉각팬(23)이 축설된 것을 특징으로 하는 열전 반도체를 이용한 에어컨.