KR20010057798A

KR20010057798A - 개인용 냉난방 공기조화기

Info

Publication number: KR20010057798A
Application number: KR1019990061207A
Authority: KR
Inventors: 황윤제; 나병철; 유윤호; 김철민
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-07-05
Also published as: US6393842B2; KR100344805B1; JP3495328B2; US20010005990A1; JP2001193961A

Abstract

본 발명은 개인용 냉난방 공기조화기에 관한 것으로, 사용자에게 개별적으로 신선한 냉방 및 난방용 기류를 제공함과 동시에 정온제습을 할 수 있도록 된 것이다.

이를 위해 본 발명은, 단열재로 된 분리판에 의해 전,후방으로 분리되어 외부의 공기가 강제로 유입 및 배출되도록 된 전방구획실 및 후방구획실과, 상기 전방구획실과 후방구획실을 통과하게 되는 외부 공기로부터 열을 교환하도록 전방구획실과 후방구획실 사이에 상하로 정열 설치된 2개 이상의 열교환부와, 상기 전방구획실 및 후방구획실 각각의 상단 또는 하단에 설치되어 외부의 공기를 강제로 흡입하여 배출시키는 제 1흡입수단과 제 2흡입수단을 포함하되, 상기 각 열교환부는, 전원에 연결되어 전기력에 의해 흡열부에서 열을 흡수하여 반대편의 방열부를 통해 열을 방출하도록 된 열전모듈과 상기 열전모듈의 흡열부와 방열부 각각에 접하도록 설치되어, 상기 전,후방구획실 내로 유입된 공기와 열전모듈 사이에서 열교환을 일으키도록 된 열교환기들을 포함하여 이루어진 개인용 냉난방 공기조화기를 제공한다.

Description

개인용 냉난방 공기조화기{An air-conditioner for cooling and heating the personal environment}

본 발명은 냉난방 공기조화기에 관한 것으로, 특히 사용자에게 개별적으로 신선한 냉방 및 난방용 기류를 제공할 수 있도록 된 개인용 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 냉난방장치는 주거공간, 레스토랑, 또는 사무실 등의 실내 공간을 냉방 및 난방시키기 위한 장치로서, 이러한 냉난방장치의 작동을 첨부된 도면의 도 1을 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저 압축기(1)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스는 제 1열교환기(2)로 보내어지고, 이 제 1열교환기(2)에서는 일측에 설치된 송풍팬(3)에 의해 송풍된 외부의 공기에 의해 냉매가스가 응축열을 방출하여 액화되면서 응축작용이 일어나게 된다.

이 때, 상기 제 1열교환기(2)를 통과한 뜨거운 공기는 실외로 배출된다.

이와 같이 제 1열교환기(2)에서 응축된 냉매는 팽창밸브(4)를 지나면서 교축되어 증발하기 쉬운 압력으로 감압되어 제 2열교환기(5)로 보내어지고, 이 제 2열교환기(5)에서는 일측에 설치된 송풍팬(6)에 의해 송풍된 외부의 공기에 의해 냉매액이 증발하면서 외부의 열을 흡수하게 된다.

이에 따라 상기 제 2열교환기(5)를 지나면서 열을 빼앗긴 냉각공기는 실내로 배출되어 실내를 냉방시키게 되며, 상기 증발된 냉매는 저온저압의 가스로 되어 상기 압축기(1)로 보내어져 상기와 같은 과정을 반복하며 실내 전체를 냉방시키게 된다.

한편, 상기와 같은 냉난방장치로 실내를 난방하고자 하는 경우에는 냉매를 역으로 순환시키면 되는데, 이 경우에는 상기 제 2열교환기(5)는 응축기로서 작용하여 따뜻한 공기가 실내로 유입되게 되고, 반대로 상기 제 1열교환기(2)는 증발기로서 작용하여 차가운 공기가 실외로 배출되게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 일반적인 냉난방장치들은 실내 공간 전체를 냉방 또는 난방하도록 되어 있기 때문에, 냉난방장치에서 제공되는 기류가 실내에 있는 모든 사람들의 개별적인 성향을 모두 만족할 수가 없을 뿐만 아니라, 냉난방에 필요한 공기조화량도 비효율적인 문제점이 있었다.

즉, 생리학적으로 인간의 호흡량은 1인당 0.133 ℓ/s이지만, 일반적인 냉난방장치에서 공급되는 표준 공기조화량은 1인당 10ℓ/s로, 인간에게 실제로 필요한 양은 전체 공기조화량의 약 1%정도에 불과한 것으로 알려져 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 냉난방장치는 부피가 크고 무거운 고정식으로 되어 개인이 휴대하기가 불가능하도록 되어 있는 바, 냉난방장치와 멀리 떨어진 지역에서는 냉난방효과가 잘 전달되지 않으며, 사람이 냉난방장치가 설치된 실내를 벗어나 냉난방장치가 설치되지 않은 다른 장소로 이동하여 작업을 해야 하는 경우에는 냉난방을 전혀 기대할 수 없다는 문제점도 있었다.

한편, 일반적인 냉난방장치는 냉방작용과 함께 제습작용도 겸하도록 되어 있는데, 이러한 제습작용시 냉난방장치에서 토출되는 공기의 온도는 외부의 공기보다 낮도록 냉각되어 토출되므로, 여름철이라도 비가 오는 등 외부의 온도가 상대적으로 낮은 경우에는 토출되는 공기의 온도가 너무 낮아 사람이 느끼기에 오히려 추울수가 있고, 따라서 제습작동시 불쾌감을 느낄 수가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자가 장소를 이동하면서 사용할 수 있도록 휴대가능함과 동시에, 실내의 사용자들에게 쾌적한 온도와 습도를 가진 냉난방 기류를 개별적으로 공급할 수 있도록 된 개인용 냉난방 공기조화기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 인간에게 쾌적한 온도와 습도를 제공할 수 있도록 온도를 많이 저하시키지 않고서도 제습할 수 있는 정온제습기능도 함께 제공하는 개인용 냉난방 공기조화기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 냉난방장치의 구성을 나타낸 개략적인 구성도

도 2는 본 발명에 따른 개인용 냉난방 공기조화기의 제 1실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 측면에서 본 단면도

도 3은 본 발명의 개인용 냉난방장치에 이용되는 열전모듈의 작용원리를 나타내는 열전모듈의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 개인용 냉난방 공기조화기의 제 2실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 측면에서 본 단면도

도면의 주요부분에 대한 설명

10 - 전방구획실 20 - 후방구획실

30 - 분리판 40 - 전원

50 - 여과기 60 - 풍향가이드

70 - 물받이용 히터 80 - 배출덕트

100 - 제 1열교환부 200 - 제 2열교환부

110, 210 - 흡열 열교환기 120, 220 - 방열 열교환부

300 - 열전모듈 310 - 상부 세라믹판

320 - 하부 세라믹판 330 - 교차연결층

340 - p형반도체 350 - n형반도체

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 단열재로 된 분리판에 의해 전,후방으로 분리되어 외부의 공기가 강제로 유입 및 배출되도록 된 전방구획실 및 후방구획실과, 상기 전방구획실과 후방구획실을 통과하게 되는 외부 공기로부터 열을 교환하도록 전방구획실과 후방구획실 사이에 상하로 정열 설치된 2개 이상의 열교환부와, 상기 전방구획실 및 후방구획실 각각의 상단 또는 하단에 설치되어 외부의 공기를 강제로 흡입하여 배출시키는 제 1흡입수단과 제 2흡입수단을 포함하되, 상기 각 열교환부는, 전원에 연결되어 전기력에 의해 흡열부에서 열을 흡수하여 반대편의 방열부를 통해 열을 방출하도록 된 열전모듈과 상기 열전모듈의 흡열부와 방열부 각각에 접하도록 설치되어, 상기 전,후방구획실 내로 유입된 공기와 열전모듈 사이에서 열교환을 일으키도록 된 열교환기들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기를 제공한다.

이하 본 발명의 개인용 냉난방 공기조화기의 실시예들을 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

참고로, 이해를 돕기 위해 도면상 좌측부분을 장치의 전방으로, 도면상 우측부분을 장치의 후방으로 하여 설명하며, 아래에서 설명하는 구성부들은 사용자 쪽으로 배출되는 공기가 냉각되어 토출되도록 된 냉방작동을 기준으로 하여 그 명칭을 부여한 것으로, 난방 및 정온제습작동시에는 그 작용이 반대로 될 수도 있는바, 그 명칭이 각 구성부의 작용을 절대적으로 규정하지는 않음을 미리 밝혀둔다.

일례로, 아래에서 흡열 열교환기는 냉방작동시에는 흡열기능을 하지만 난방작동시에는 그 반대의 기능인 방열기능을 하도록 되어 있다.

도 2는 본 발명의 개인용 냉난방 공기조화기의 제 1실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 공기조화기는 도 2에 도시된 바와 같이, 단열재로 된 분리판(30)에 의해 전방구획실(10)과 후방구획실(20)로 구획되고, 상기 전방구획실(10)과 상기 후방구획실(20) 사이에는 제 1열교환부(100)와, 이 제 1열교환부(100) 하부에 설치된 제 2열교환부(200)가 설치된다.

상기 제 1열교환부(100)와 제 2열교환부(200)는 서로 동일한 구성으로 이루어지는데, 상기 각 열교환부(100, 200)는, 공기조화기의 바닥부에 설치되는 전원(40)에 연결되어 전기력에 의해 흡열부에서 열을 흡수하여 반대편의 방열부를 통해 열을 방출하도록 된 열전모듈(300)과, 이 열전모듈(300)의 흡열부에 접지됨과 동시에 상기 전방구획실(10) 내에 위치하도록 되어 상기 전방구획실(10) 내로 유입된 공기로부터 열을 흡수하여 냉각시키도록 된 흡열 열교환기(110, 210) 및, 상기 열전모듈(300)의 방열부에 접지됨과 동시에 상기 후방구획실(20) 내에 위치하도록 되어 상기 후방구획실(20) 내로 유입된 공기에 열을 방출하여 가열시키는 방열 열교환기(120, 220)로 이루어진다.

즉, 상기 전방구획실(10)에는 2개의 흡열 열교환기(110, 210)가 상하로 위치되고, 상기 후방구획실(20)에는 2개의 방열 열교환기(120, 220)가 상하로 위치되어, 이들 각각의 열교환기들에 의해 전,후방구획실(10, 20) 내로 유입된 공기가 이중으로 냉각 또는 가열될 수 있게 된 것이다.

상기 각 열교환기(110, 210; 120, 220)들은 가볍고 열전달률이 좋은 재질, 예컨대 알루미늄 등의 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열전모듈(300)은 전방구획실(10) 또는 후방구획실(20) 바닥 일측에 설치되는 전원(40)에 각각 절환스위치(미도시)를 매개로 연결되어, 제 1열교환부(100)와 제 2열교환부(200) 각각의 열전모듈(300)의 전극을 선택적으로 전환시킬 수 있도록 되어 있는데, 이로써, 본 발명 공기조화기는 냉난방이 자유롭게 선택될 뿐만 아니라, 정온제습기능도 가능하게 된다.

또한, 상기 전방구획실(10)과 후방구획실(20) 각각의 상단부에는 외부로부터 공기를 강제로 유입하여 배출하기 위한 흡입 및 배출수단으로서 직교류팬(13, 23)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 전방구획실(10)과 후방구획실(20) 내의 공기 유동방향은 서로 반대로 형성되도록 되어 있는데, 이를 위해 상기 전방구획실(10)의 전방면 하단부에는 외부의 공기가 유입되는 전방유입구(11)가 형성되고, 전방면 상단부에는 상기 전방유입구(11)를 통해 유입된 공기가 배출되는 전방배출구(12)가 형성되어 있는 반면에, 상기 후방구획실(20)의 후방면 상단부에는 외부의 공기가 유입되는 후방유입구(21)가 형성되고, 후방면 하단부에는 상기 전방유입구(21)를 통해 유입된 공기가 배출되는 후방배출구(22)가 형성되어 있다.

또한, 상기 전방구획실(10)의 전방유입구(11)와 전방배출구(12) 및, 상기 후방구획실(20)의 후방유입구(21)와 후방배출구(22) 각각의 내측에는 유입 및 배출되는 공기로부터 오염물을 걸러내기 위한 여과기(50)가 장착되는데, 이 여과기(50)는 사용자의 필요에 따라 상기 각 전,후방유입구(11, 21)와 전,후방배출구(12, 22)에 선택적으로 장착될 수도 있다.

또한, 상기 전방구획실(10)의 전방배출구(12)는 상기 전방배출구(12)를 통과하며 냉각 또는 가열된 공기를 사용자가 원하는 방향으로 토출시키기 위하여 상하 및 좌우로 방향조절이 가능한 풍향가이드(60)가 착탈가능하게 부착된다.

그리고, 상기 후방구획실(20)의 후방배출구(22)에는 상기 후방구획실(20)을 통과하며 가열 또는 냉각된 공기를 실외로 배출하기 위하여 실외로 연결된 배출덕트(80)가 착탈가능하게 장착된다.

한편, 상기 전방구획실(10)에 위치하는 제 1열교환부(100)와 제 2열교환부(200)의 각 흡열 열교환기(110, 210)들의 하단부에는, 냉방작동시 상기 흡열 열교환기(110, 210)에서의 냉각에 의해 생성된 물방울을 포집하여 후방구획실(20)의 바닥부에 설치되는 물받이용 히터(70)로 유도하기 위해, 상기 분리판(30)을 관통하여 후방구획실(20)로 안내되는 냉각수 유도관(130, 230)이 형성되어 있는데, 여기서, 상기 냉각수 유도관(130, 230) 중 상기 제 1열교환부(100)의 흡열 열교환기(110) 하단에 설치되는 제 1유도관(130)의 단부는 상기 후방구획실(20)의 제 2열교환부(200)의 방열 열교환기(220) 바로 상단에 위치하여, 이 제 1유도관(130)을 통해 안내된 물방울이 상기 제 2열교환부(200)의 방열 열교환기(220)를 냉각시키는 냉각수로 활용할 수 있도록 되어 있으며, 상기 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210) 하단부에 형성된 제 2유도관(230)의 단부는 물받이용 히터(70) 바로 위쪽에 위치하여 직접 물받이용 히터(70)로 안내되고, 이 히터(70)의 작용에 의해 증발되도록 되어 있다.

한편, 상기 물받이용 히터(70)는 전원에 연결되어 전기적으로 작동되고, 상기 후방구획실(20) 바닥부에 착탈가능함과 더불어, 상기 전방구획실(10)의 전방배출구(12) 외측면에도 착탈가능하도록 되어, 난방작동시 더욱 따뜻한 공기를 원할 경우 상기 히터(70)를 전방배출구(12) 외측면에 착탈하여 사용할 수가 있다.

한편, 본 발명의 개인용 냉난방 공기조화기는, 상기 전방구획실(10)의 전방배출구(12)로 토출되는 공기의 온도가 인간에게 가장 쾌적함을 주는 온도인 약 20℃ 내지 약 23℃로 정확하게 제어될 수 있도록 되어 있는데, 이는 냉각 및 난방수단으로서 온도조절이 정확하게 이루어질 수 있는 열전모듈(thermoelectric module)을 사용함으로써 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 열전모듈(300)에 연결되는 전극을 전환시킴으로써, 흡열부와 방열부가 서로 전환되어, 간단하게 냉방기능에서 난방기능으로 전환될 수 있도록 되어 있다.

참고로, 상기와 같은 열전모듈(300)의 작동원리와 구성 및 특성에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 열전모듈은 고상의 히트펌프로서의 기능을 하는 반도체 물질에 기초한 전기적인 구성요소로서, 서로 다른 두 물질을 직렬로 연결한 결합부에 전류를 흐르게 하면 두 물질의 접점에서 열을 방출하거나 흡수하는 펠티에 효과(Peltier Effect)를 이용한 것으로, 이 때 방출되는 열에너지는 전류의 크기에 비례한다.

이러한 원리를 이용한 본 발명의 냉난방장치에 이용되는 열전모듈(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 열을 흡수하여 냉각시키고자 하는 물체(Tc)와 접하도록 형성된 상부 세라믹판(310)과, 열을 방출하기 위한 물체(Th)와 접하도록 형성된 하부 세라믹판(320)과, 상기 상부 세라믹판(310)과 하부 세라믹판(320) 사이를 연결하도록 교대로 배열된 p형반도체(340) 및 n형반도체(350)와, 상기 p형반도체(340) 및 n형반도체(350)를 전기적으로 교차연결시킴과 더불어 p형반도체(340) 및 n형반도체(350)의 양단을 상기 상부 세라믹판(310)과 하부 세라믹판(320)에 연결시키는매개체로서의 역할을 하는 구리 등으로 된 전기적 교차연결층(330)으로 이루어지고, 상기 교차연결층(330)은 직류전원(P)에 연결되어 상기 p형반도체(340) 및 n형반도체(350)를 통해 전류가 흐르도록 되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 열전모듈(300)을 이용하여 물체(Tc)를 냉각 또는 가열시키기 위해 사용자가 전원을 인가하면, 전류(i)가 상기 교차연결층(330)에 의해 연결된 n형반도체(350) 및 p형반도체(340)를 따라 교대로 흐르게 되고, 이에 따라 n형반도체(350)에서는 전류(i)의 방향과 반대방향으로 전자(-)가 이동하는 한편, p형반도체(340)에서는 전류의 흐름방향으로 정공(+)이 이동하게 된다.

즉, 상기 n형반도체(350) 및 p형반도체(340)를 통해 각각 전자(-) 및 정공(+)이 상부 세라믹판(310)에서부터 하부 세라믹판(320) 쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 상부 세라믹판(310)은 열을 흡수하여 하부 세라믹판(320)으로 방출시키게 되므로, 상기 상부 세라믹판(310)이 흡열부로 작용하여 이 상부 세라믹판(310)과 접해있는 물체(Tc)는 냉각되고, 상기 하부 세라믹판(320)은 방열부로서 작용하여 상기 하부 세라믹판(320)과 접해있는 물체(Th)는 가열되게 된다.

또한, 상기 열전모듈(300)에 연결된 전기의 극성을 전환시켜 전류의 방향을 전환시키면, 즉, 전원(P)의 양극(+)과 음극(-)에 연결된 부분을 서로 바꿔주면, 앞에서 설명한 현상과는 반대로 하부 세라믹판(320)에서부터 상부 세라믹판(310) 쪽으로 열이 방출되어 흡열부와 방열부가 전환되는 한편, 공급되는 전류의 크기를 변화시킴으로써 흡열 및 방열되는 열에너지의 크기가 변화될 수 있음은 이해 가능할 것이다.

한편, 상기 열전모듈은 다음과 같은 특성을 갖는다.

첫째, 정확한 온도제어가 가능한데, 이는 흡열 및 방열되는 열에너지의 크기가 공급되는 전류의 크기에 비례하기 때문이다.

둘째, 운동을 일으키는 기계적인 요소를 사용하지 않으므로 소음 및 진동이 없다.

세째, 소형이고 가볍다.

네째, 국지적인 냉난방이 가능하다.

다섯째, CFC가스 또는 어떠한 냉매도 사용하지 않으므로 환경친화적이다.

여섯째, 전류방향에 따라 가열 및 냉각이 결정된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 된 본 발명 공기조화기의 제 1실시예의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 사용자가 냉방작동을 원하는 경우, 제 1열교환부(100)와 제 2열교환부(200)의 열전모듈(300)의 전방구획실(10) 쪽의 세라믹판(310)을 흡열부로, 후방구획실(20) 쪽의 세라믹판(320)을 방열부가 되도록 설정하여 장치를 작동시키면 되는데, 전방구획실(10) 상단의 직교류팬(13)을 회동시키게 되면 상기 전방구획실(10) 하단의 전방유입구(11)를 통해 외부의 더운 공기가 전방구획실(10) 내로 유입되어 위쪽으로 유동하게 된다.

이어, 상기 전방구획실(10) 내를 유동하는 공기는 먼저 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210)에 의해 흡열되어 1차적으로 냉각된 다음, 위로 상승하면서 다시 제 1열교환부(100)의 흡열 열교환기(110)에 의해 흡열되어 사용자에게 적합한온도로 2차적으로 냉각된 후, 전방면 상단부에 형성된 전방배출구(12)를 통해 사용자 쪽으로 토출된다.

이와 동시에, 상기 후방구획실(20)에서는 그 상단에 설치된 직교류팬(23)에 의해 상기 전방구획실(10)에서와는 반대방향의 공기유동과 현상이 발생하게 되는데, 즉, 상기 후방구획실(20) 후방면 상단의 후방유입구(21)를 통해 외부의 공기가 유입되어 후방구획실(20) 아래쪽으로 유동하게 되고, 이렇게 유동하는 공기는 먼저 제 1열교환부(100)의 방열 열교환기(120)에 의해 1차적으로 가열된 다음, 아래쪽으로 하강하면서 다시 제 2열교환부(200)의 방열 열교환기(220)에 의해 가열되어 후방구획실(20) 하단의 후방배출구(22)를 통해 배출되고, 이어 이 후방배출구(22) 바로 후방에 설치되는 배출덕트(80)에 의해 실외로 안내되어 배출된다.

한편, 상기 전방구획실(10)의 흡열 열교환기(110, 210)를 지나면서 생성된 물방울들은 제 1,2유도관(130, 230)을 통해 후방구획실(20) 내로 유입되는데, 상기 제 1유도관(130)을 통해 유입된 물방울은 상기 제 2열교환부(200)의 방열 열교환기(220)로 떨어져 이 방열 열교환기(220)를 냉각시키면서 증발되어 없어지거나, 혹은 증발되지 않고 남은 물방울들은 후방구획실(20) 바닥의 물받이용 히터(70)로 떨어져 증발되는 한편, 상기 제 2유도관(230)을 통해 안내된 물방울은 바로 상기 물받이용 히터(70)로 떨어져 증발되게 된다.

다음으로, 상기 제 1실시예의 난방작동에 대해 설명한다.

사용자가 난방을 하고자 하는 경우에는 상기 제 1,2열교환부(200)의 각 열전모듈(300)의 전극을 전환시키도록 절환스위치(미도시)를 조작하여 열전모듈(300)의방열부와 흡열부를 서로 전환시킴으로써 가능하게 된다.

이 때, 상기 전방구획실(10) 측의 흡열 열교환기(110, 210)는 유동하는 공기에 열을 방출하는 방열 열교환기로서 작동되도록 하는 한편, 상기 후방구획실(20) 측의 방열 열교환기(120, 220)는 유동공기로부터 열을 흡수하는 흡열 열교환기로서 작동하도록 함으로써, 상기 전방구획실(10)의 전방배출구(12)를 통해 따뜻한 공기가 배출되도록 하여 난방을 시키게 된다.

한편, 본 발명 공기조화기는 온도를 많이 떨어뜨리지 않고서 제습이 이루어지는 정온제습기능도 가능하도록 되어 있는바, 사용자가 제 2열교환부(200)는 냉방시와 동일하게 작용을 하도록 설정한 상태에서, 제 1열교환부(100)의 열전모듈(300)과 연결된 절환스위치(미도시)를 조작하여 제 1열교환부(100)의 흡열부와 방열부를 전환시킴으로써, 상기 제 1열교환부(100)의 흡열 열교환기(110)를 방열 열교환기의 기능을 하도록 하고 방열 열교환기(120)는 흡열 열교환기의 기능을 하도록 전환시켜 정온제습기능을 수행할 수 있게 된다.

즉, 상기 전방구획실(10) 하단의 전방유입구(11)를 통해 유입된 공기는 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210)에 의해 냉각되면서 제습된 다음, 이 냉각된 공기는 위로 상승하여 제 1열교환부(100)의 방열기능을 하는 흡열 열교환기(110)에 의해서 적절한 온도만큼 재상승하여 전방배출구(12)를 통해 토출됨으로써 정온제습이 이루어지게 된다.

따라서, 사용자는 비가 오는 서늘한 날씨에 제습하고자 하는 경우, 이 정온제습기능을 선택하게 되면 외부의 온도를 그대로 유지하면서도 제습을 할 수 있게되는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타낸 것으로, 그 구성은 앞에서 설명한 제 1실시예와 거의 동일하나, 이 제 2실시예에서는 정온제습기능을 위해 공기유로가 변환될 수 있도록 형성되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210) 상단에는 상기 제 1열교환부(100)의 방열 열교환기(120) 쪽으로 공기유로(400)가 형성되어 있고, 이 공기유로(400)는 상기 제 1열교환부(100)의 방열 열교환기(120)의 일부를 지나 이 방열 열교환기(120)의 상단의 분리판(30)까지 이어지도록 형성된다.

그리고, 상기 제 1열교환부(100)의 방열 열교환기(120) 내측 하단에는 상기 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210) 상단과의 사이에 형성된 공기유로(400)의 입구를 개방 및 폐쇄하기 위한 입구개폐수단(410)이 형성되어 있으며, 상기 공기유로(400)의 출구가 되는 상기 제 1열교환부(100) 상단의 분리판(30)에도 상기 공기유로(400)의 출구를 개방 및 폐쇄하기 위한 출구개폐수단(420)이 형성되어 있는데, 여기서 상기 입구개폐수단(410)과 출구개폐수단(420)은 공기조화기 외부에서 전기기계적으로 개폐조작이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 전기기계적인 메커니즘은 이미 공지된 임의의 방식을 이용할 수 있다.

따라서, 사용자가 상기와 같은 구성으로 된 공기조화기로 냉방 또는 난방을 하고자 하는 경우에는 상기 입구개폐수단(410)과 출구개폐수단(420)를 폐쇄하여 공기유로(400)를 폐쇄한 상태로 냉난방작동을 하게 되는데, 이 때 냉난방작동은 앞에서 설명한 제 1실시예의 냉난방작동과 동일하게 이루어진다.

반면에, 사용자가 정온제습을 하고자 하는 경우, 상기 입구개폐수단(410)과 출구개폐수단(420)을 개방하여 공기유로(400)를 개방시킴으로써 정온제습을 하게 된다.

즉, 정온제습을 위해 사용자가 상기 입구개폐수단(410)과 출구개폐수단(420)을 개방하여 공기유로(400)를 개방시키면, 전방구획실(10)의 하단에 형성된 전방유입구(11)를 통해 공기가 유입되어 제 2열교환부(200)의 흡열 열교환기(210)에 의해 냉각되면서 제습된 다음, 일부의 공기는 제 2열교환부(200) 위쪽으로 바로 상승하여 제 1열교환부(100)에서 다시 냉각되어 상승하게 되는 한편, 다른 일부의 공기는 상기 공기유로(400) 쪽으로 상승하여 이 공기유로(400)를 지나면서 상기 제 1열교환부(100)의 방열 열교환기(120)에 의해 가열되어 상기 제 2열교환부(200) 상부의 출구개폐수단(420)을 통해 배출된다.

따라서, 상기 제 1열교환부(100)를 지나면서 냉각된 공기는 상기 공기유로(400)의 출구개폐수단(420)을 통해 배출되는 가열된 공기와 서로 섞이면서 외부의 온도와 거의 비슷한 정도의 온도로 상승한 다음, 상기 전방구획실(10)의 전방배출구(12)를 통해 배출됨으로써 정온제습이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 전방배출구(12)를 통해 토출되는 공기의 온도는 상기 제 1,2열교환부(200)의 각 열전모듈(300)에 공급되는 전압을 조절함으로써 가능하다.

본 발명은 앞에서 설명한 실시예들에 국한되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 냉난방 수단으로서 전기적으로 작동하는 소형의 열전모듈을 사용하므로, 휴대 및 냉난방성능을 고려하여 냉난방장치의 크기를 다양하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자 개인의 책상 등 사용자가 원하는 장소에 설치하기가 용이하여 사용자의 성향 등에 따라 사용자 주위의 공간만을 집중적으로 냉난방시킬 수 있기 때문에 사용자의 만족성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 열전모듈은 정확한 온도의 제어가 가능한 이점이 있는바, 사용자는 냉난방장치의 토출되는 냉기 또는 온기를 원하는 상태로 정확하게 제어할 수가 있다.

또한, 본 발명 냉난방장치는 소음 및 진동이 없으며, 직교류팬을 구동시키는 구동모터 또는 열전모듈에 연결된 전극을 전환시키는 조작으로 간단히 냉방에서 난방으로, 혹은 난방에서 냉방으로 전환이 용이하게 이루어진다.

그리고, 본 발명은 냉난방기능 뿐만 아니라 정온제습기능도 가능하도록 되어 있는 바, 비가 오는 등의 기온이 낮으면서 습도가 높은 환경에서 토출되는 공기의 온도가 외부의 공기 온도와 큰 차이 없이 습도가 낮은 공기를 공급할 수 있게 되므로, 사용자의 만족성을 더욱 극대화시킬 수가 있게 된다.

Claims

단열재로 된 분리판에 의해 전,후방으로 분리되어, 외부의 공기가 강제로 유입 및 배출되도록 된 전방구획실 및 후방구획실과;

상기 전방구획실과 후방구획실을 통과하게 되는 외부 공기로부터 열을 교환하도록 전방구획실과 후방구획실 사이에 상하로 정열 설치된 2개 이상의 열교환부와;

상기 전방구획실 및 후방구획실 각각의 상단 또는 하단에 설치되어 외부의 공기를 강제로 흡입하여 배출시키는 제 1흡입수단과 제 2흡입수단을 포함하여 이루어진 개인용 냉난방공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 각 열교환부는,

전원에 연결되어 전기력에 의해 흡열부에서 열을 흡수하여 반대편의 방열부를 통해 열을 방출하도록 된 열전모듈과;

상기 열전모듈의 흡열부와 방열부 각각에 접하도록 설치되어, 상기 전,후방구획실 내로 유입된 공기와 열전모듈 사이에서 열교환을 일으키도록 된 열교환기들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 전방구획실을 유동하는 공기의 유동방향과 상기 후방구획실을 유동하는 공기의 유동방향은 서로 반대 방향으로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 전방구획실의 전방면 일측에 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 그 반대편 일측에는 공기가 배출되는 배출구가 형성되며,

상기 후방구획실의 후방면 일측에 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 그 반대편 일측에 공기가 배출되는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 4항에 있어서, 상기 전방구획실과 후방구획실의 각 유입구 및 배출구에 유입되는 공기로부터 오염물을 걸러내기 위한 여과기가 설치된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 4항에 있어서, 상기 전방구획실의 배출구에는 토출되는 공기의 토출방향을 자유자재로 전환시킬 수 있도록 풍향가이드가 착탈가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 4항에 있어서, 상기 후방구획실의 배출구에는 배출되는 공기를 실외로 배출할 수 있도록 실외와 연결된 배출덕트가 착탈가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 냉난방 공기조화기는 상기 제 1,2흡입수단을 구동하기 위한 구동수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 제 1,2흡입수단은 직교류팬으로 된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 각 열교환부의 전방구획실에 위치하는 열교환기의 하단부에는 이 열교환기에서 발생하는 물방울을 포집하여 후방구획실로 유도하도록, 상기 전방구획실과 후방구획실 사이의 분리판을 관통하여 그 개방된 끝단이 후방구획실 쪽에 위치하도록 된 유도관이 형성된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 10항에 있어서, 상기 후방구획실의 바닥부에는 상기 유도관을 통해 낙하한 물방울을 포집하기 위한 포집수단이 형성된 것을 특징으로하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 11항에 있어서, 상기 포집수단은 포집되는 물방울을 증발시킬 수 있도록 된 히터로 이루어진 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 12항에 있어서, 상기 히터는 상기 후방구획실 바닥면에 착탈가능함과 더불어, 상기 전방구획실의 배출구에도 착탈가능하도록 된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 2항에 있어서, 상기 열전모듈은 전원에 연결된 전극을 전환시킴으로써 흡열부와 방열부가 전환되도록 된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 2항에 있어서, 상기 각 열교환부의 열전모듈은 연결된 전극을 선택적으로 전환시킬 수 있도록 절환스위치를 매개로 전원에 연결된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 2항에 있어서, 상기 각 열교환부의 열교환기는 알루미늄 재질로 된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 공기조화기는 냉방작동 상태에서 상기 열교환부들 중 상부에 위치하는 열교환부의 열전모듈에 연결되는 전극을 전환시킴으로써 정온제습이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 전방구획실 하부에 위치하는 하부 열교환부의 열교환기 상단에는 상기 후방구획실 상부에 위치하는 상부 열교환부의 열교환기 쪽으로공기유로가 형성되고, 이 공기유로는 상기 상부 열교환부의 열교환기를 지나 상기 상부 열교환부 상단에 설치된 분리판까지 이어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 18항에 있어서, 상기 공기유로의 입구와 출구에는 각각 상기 공기유로를 개방 및 폐쇄하기 위한 개폐수단이 설치된 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.
제 19항에 있어서, 상기 개폐수단은 상기 공기조화기 외부에서 조작가능하도록 된 전기기계적인 수단에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉난방 공기조화기.