KR200233555Y1 - 열전소자를사용한제습장치_ - Google Patents

Abstract

본 고안은 열전소자를 사용한 제습장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소자를 사용하여 공기중 수증기를 노점온도(이슬점(Dew point temperature))로 조절하여 다량의 수분을 응축시켜 각종 귀중품 및 정밀기기에 있어서 치명적인 문제를 유발시키는 습기와 실내 내부의 온도를 하강시켜 안전성 및 수명을 연장시킬 수 있는 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 제습장치는, 펠티어효과를 이용하여 일측에서는 흡열이 일어나고 타측에서는 발열이 일어나도록 구성된 열전소자(8)와; 습기가 함유된 외부 공기를 강제로 흡입하는 흡입 팬(3)과; 상기 흡입팬(3)의 다음단에 위치하고 상기 열전소자(8)의 흡열부(6)측에 접착되어 상기 흡입팬(3)을 통해 흡입된 습한 공기를 강제대류시켜 상기 열전소자(8)의 흡열부(6)와의 열 교환을 통해 제습하는 흡열부 히트싱크(7)와; 상기 흡열부 히트싱크(7)에서 이루어지는 제습시 발생한 물을 외부로 자연 배수시키기 위해 중앙으로 경사지게 형성된 드레인 홀(5)과; 상기 열전소자(8)의 발열부(9)측에 접착되어 상기 발열부(9)측에서 발생한 열을 전달받아 공기와 열교환시키기 위한 발열부 히트싱크(10)와; 상기 발열부 히트싱크(10)의 다음단에 위치하여 강제 송풍으로 상기 발열부 히트싱크(10)로 전달된 열의 공냉을 촉진시키기 위한 냉각팬(11)과, 설정된 습도를 유지하도록 습도제어를 위한 전자습도센서(1)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 사용한 제습장치{thermoelectric dehumidifier}

본 고안은 열전소자를 사용하여 공기중의 습기를 제거하는 제습장치에 관한것으로, 더욱 상세하게는 노점온도(이슬점(Dew point temperature))를 적절히 유지하여 열전소자의 효율을 향상시킨 제습장치에 관한 것이다.

습공기(humid air)에는 주위에 존재하는 수분이 다량 함유되어 있으며 상기습기의 습정도를 상대 습도(%)로 표시하고 있다. 공기중에는 응축되지 않은 상태에서 습도가 보통 20% ∼ 90% 정도 함유되어 있다.

습기는 고온의 공기에 다량 함유되어 있으며 반대로, 저온의 공기는 습기를 소량 함유하고 있다. 따라서, 기온이 25℃ 이상의 고온으로 상승하면 고온공기중의 습기때문에 주변의 귀중품의 유지 관리에 대단히 어려움을 겪게 된다. 따라서 이러한 공기중에 함유된 습기를 제거해 줄 필요가 있으며 공기중의 습기를 제거추출하는 것을 제습이라 한다.

이러한 제습을 위해 종래에는 에어컨을 이용하였다.

상기 에어컨은 기계식 냉각시스템으로 증발기, 응축기, 그리고 압축기 등으로 구성된다. 상기 압축기는 냉매를 순환시키고 외부기온 수준 이상의 온도로 증가시켜서 충분한 압력을 가하며 상기 응축기는 외부공기에서 흡수된 열을 방출하는 부분이다.

상기 에어컨은 공기 냉각을 통해 제습을 행한다. 따라서, 실제 제습이 이루어져야 하는 곳 뿐만 아니라 그 외 공간도 불가피하게 냉방이 이루어지며 이에 따라 비효율적이라는 문제점이 있다. 즉, 제습하려는 공간의 방대함으로 인해 에너지 소모가 많으며 또한, 부분적인 제습이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 부분 제습이 이루어져야 하는 곳에서는 종래의 에어컨을 이용한 제습방식을 적용하기 힘들다.

또한, 에어컨을 사용한 제습방법은, 노점온도를 정확히 유지할 필요가 있으나 에어컨의 특성상 불가능하다는 문제점이 있다.

따라서 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 고안은 현재 각종 귀중품 및 정밀기기에 있어서 치명적인 문제를 유발시키는 습기와 실내 내부의 온도를 저하시켜 상기 귀중품 및 정밀기기의 안전성 및 수명을 연장시킬 수 있는 열전소자를 사용한 제출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 따른 제습장치의 사시도.

도2는 도1의 제습장치의 정면도.

도3은 도1의 제습장치 내부구조를 보인 좌측면도.

도4는 도1의 제습장치 내부구조를 보인 저면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전자습도센서 2 : 제어부

3 : 흡입팬 4 : 제습부커버

5 : 드레인 홀(Hole) 6 : 열전소자 흡열부

7 : 흡열부 히트싱크 8 : 열전소자

9 : 열전소자 발열부 10 : 발열부 히트싱크

11: 냉각팬 12 : 설치편

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 열전소자를 사용한 제습장치는, 펠티어효과를 이용하여 일측에서는 흡열이 일어나고 타측에서는 발열이 일어나도록 구성된 열전소자와; 습기가 함유된 외부 공기를 강제로 흡입하는 흡입팬과; 상기 흡입팬의 다음단에 위치하고 상기 열전소자의 흡열부측에 접착되어 상기 흡입팬을 통해 흡입된 습한 공기를 강제대류시켜 상기 열전소자의 흡열부와의 열 교환을 통해 제습하는 흡열부 히트싱크와; 상기 흡열부 히트싱크에서 이루어지는 제습 시 발생한 물을 외부로 자연 배수시키기 위해 중앙으로 경사지게 형성된 드레인 홀과; 상기 열전소자의 발열부측에 접착되어 상기 발열부측에서 발생한 열을 전달받아 공기와 열교환시키기 위한 발열부 히트싱크와; 상기 발열부 히트싱크의 다음단에 위치하여 강제 송풍으로 상기 발열부 히트싱크로 전달된 열의 공냉을 촉진시키기 위한 냉각팬과; 설정된 습도를 유지하도록 습도제어를 위한 전자습도센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 열전소자를 사용한 제습장치는, 열전소자의 냉각효과를 이용하여 부분 제습이 가능하며, 종래와 달리 소형이고 고효율이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 열전소자를 사용한 제습장치의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 따른 제습장치의 사시도이고, 도2는 도1의 제습장치의 정면도이다. 그리고 도3은 상기 도1의 제습장치의 내부구성을 분해하여 좌측면에서 보인 것이고, 도4는 상기 도1의 제습장치의 내부구성을 보인 저면도이다.

도1과 도2를 참조하면, 본 제습장치는, 외부는 커버에 의해 쌓여 있으며 상기 커버의 전면에 냉각팬(11)이 구성되고, 상기 냉각팬(11)의 다음단에는 발열부히트싱크(10)가 구성된다. 상기 냉각팬(11)의 상측에는 제어부(2)가 구성되고, 상기 제어부(2)의 전면에는 다수개의 버튼과 3개의 7-segment가 구성된다. 상기 커버의 후면에는 제습부커버(4)가 구성되고, 상기 제습부커버(4)의 후면에는 전자습도센서(1)가 구성된다. 그리고 상기 커버의 양측에는 본 제습장치를 설치할 수 있도록 3개의 나사공이 형성된 설치편(12)이 구성된다.

도3과 도4를 참조하면, 본 제습장치는, 열전소자(8)와, 상기 열전소자(8)를 중심으로 좌측 최외곽에 구성되어 공기중의 습도를 정밀 측정하는 전자습도센서(1)와, 습한 외부 공기를 제습부로 유입시키기 위한 흡입팬(3)과, 상기 열전소자(8)의 좌측에 위치하여 상기 흡입팬(3)과 다음단의 흡열부 히트싱크(7)를 수용 및 지지고정시키기 위한 제습부커버(4)와, 상기 제습부커버(4)의 사각모서리로부터 중앙으로2도 경사지게 형성되어 제습된 물의 배수로역할을 하는 드레인 홀(5)과, 상기 흡입 팬(3)을 통해 흡입된 다습한 공기를 강제대류시켜 제습을 하게하는 흡열부 히트싱크(7)와, 상기 열전소자(8)의 좌측에 구성되어 열전소자 발열부(9)의 온도를 강하시키기 위한 발열부 히트싱크(10)와, 상기 발열부 히트싱크(10)를 보다 효율적으로 냉각시키기 위한 냉각팬(11)과, 제어부(2)로 구성된다.

상기 열전소자(8)는 펠티어효과(Peltier effect)를 이용한 소자로서, 직류전류를 인가하면 N형 반도체와 P형 반도체의 접합부에서 열의 방출과 열의 흡수가 일어나는 현상을 이용한 것이다. 즉, 상기 반도체에 직류전류를 인가하면 반도체의 캐리어가 방열측으로 열을 이동시킴으로써 필요한 부위를 냉각시켜주거나 가온시켜줄 수 있다. 상기 열전소자(8)는 구조적으로는, 냉각되는 부위(흡열부(6))와 열이 발산되는 부위(발열부(9))에 열전도율과 전기적 절연도가 높은 절연재를 고정하고 상기 절연재 사이에 N형 반도체와 P형 반도체를 설치하여 구성된다. 도3에서는 열전소자(8)의 좌측면이 흡열이 일어나는 흡열부(6)이고, 열전소자(8)의 우측면이 발열이 일어나는 발열부(9)이다.

본 실시예에서는 상기와 같은 열전소자(8)를 이용함으로써 종래의 압축기와응축기 그리고 냉매관과 이들을 연결하기 위한 배관 등으로 구성되는 기계적 냉동설비(에어컨)와 달리 구조가 월등히 간단해진다. 또한, 제조원가와 에너지소비가 크게 절감되며 소형화가 가능하게 된다.

다음으로, 상기 흡입팬(3)은 제습효과를 높이기 위해 강제로 열전소자(8)의 흡열부(6)측으로 공기를 송풍시키기 위한 구성이다. 흡입팬(3)이 동작하면 습기가함유된 공기는 흡입팬(3)의 좌측으로부터 우측으로 이동하게 되고 이에 따라 우측의 흡열부 히트싱크(7)와 접촉하게 된다.

다음으로, 상기 흡열부 히트싱크(7)는 열전소자(8)의 흡열부(6)측과 습기가 함유된 공기와의 접촉면적을 최대화하고 노점 온도를 자연적으로 유지하기 위한 구성이다. 따라서, 상기 흡열부 히트싱크(7)는 열전소자(8)의 흡열부(6)측과 접합되며 열전소자(8)의 크기에 비례하게 구성된다.

상기 흡열부 히트싱크(7)를 구성하지 않을 경우에는 열전소자(8)의 흡열부(6)측이 그대로 노출되어 흡열부(6)측에서 응고(결빙)현상이 발생할 수 있으며 이에 따라 열전도율 저하 및 노점온도에 미달하는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기와 같이 열전소자(8)의 흡열부(6)측에 흡열부 히트싱크(7)를 구성하여 효율을 높이고 노점온도가 자연적으로 유지되도록 하였다.

열전소자(8)의 동작으로 열전소자(8)의 흡열부(6)측에서 열의 흡수가 일어나면 즉, 냉각이 이루어지면 열전소자(8)의 흡열부(6)측과 접촉하고 있는 상기 흡열부 히트싱크(7) 또한 냉각된다. 따라서, 상기 공기 흡입팬(3)의 동작으로 습기가 함유된 공기가 강제로 흡열부 히트싱크(7)측으로 유입되면 상기 공기의 냉각이 이루어지고, 공기중에 함유된 수분이 침착 제거되면서 제습이 일어나게 된다.

다음으로, 상기 제습부커버(4)는 상기 흡입팬과 흡열부 히트싱크를 수용하여 지지하기 위한 구성으로 제습부커버는 도1에 도시된 바와 같이 외부로 노출된다. 상기 제습부커버의 하부에 형성된 상기 드레인 홀(5)은 제습으로 인해 생성된 물을 배수시키기 위한 구성으로, 본 제습장치를 설치하고 상기 드레인 홀(5)에 별도의호스를 연결하여 외부로 상기 물을 배출시킬 수 있도록 구성한 것이다.

다음으로, 상기 발열부 히트싱크(10)는 열전소자(8)의 발열부(9)에서 발생한 열을 효과적으로 방열시켜주기 위한 구성으로, 상기 열전소자(8)의 우측 즉, 발열부(9)에 접촉되어 구성된다.

열전소자(8)측면에서는 흡열보다는 발열이 원활히 이루어져야 하므로 본 실시예에서는 앞서의 흡열부 히트싱크(7)보다 상기 발열부 히트싱크(10)를 더 크게 구성하였다. 그리고 상기 발열부 히트싱크(10)는 상기 흡열부 히트싱크(7)와 유사하게 공기와의 접촉면적을 넓히기 위해 다수개의 편이 구성된다.

열전소자(8)의 동작에 따라 발열부(9)측에서 열이 발생하면, 상기 발열부 히트싱크(10)가 상기 열전소자(8)의 발열부(9)측에 접촉되어 있으므로, 상기 발생한 열이 상기 발열부 히트싱크(10)로 전달된다.

다음으로, 상기 냉각팬(11)은 상기 발열부 히트싱크(10)로 전달된 열의 발산을 돕기 위한 구성으로, 상기 발열부 히트싱크(10)의 다음단에 구성된다.

상기 냉각팬(11)이 회전하면 공기가 좌측에서 우측으로 이동하게 되며 이에따라 발열부 히트싱크(10)와 접촉하여 가열된 공기가 본 제습장치의 외부로 강제로 배기된다. 이로써 발열부 히트싱크(10)에서는 공기와 열교환이 이루어져 열의 방열이 이루어진다.

다음으로, 상기 전자습도센서(1)는 습도를 측정하기 위한 구성으로, 상기 제어부(2)에서 상기 열전소자(8)의 동작을 제어하는 데 필요한 습도데이터를 제공한다.

공기중의 습도를 정확히 측정하기 위해서 상기 전자습도센서(1)는 본 제습장치로 흡입되는 공기의 습도를 측정할 필요가 있다. 따라서, 도3과 같이 가장 좌측에 위치하여 흡입되는 공기의 습도를 측정하고 측정값을 상기 제어부(2)로 출력한 다.

다음으로, 상기 제어부(2)는 현재의 습도를 7-segment로 디스플레이할 뿐만아니라 사용자가 원하는 습도를 설정하면 설정습도에 맞게 자동으로 본 제습장치를 동작 또는 정지시키기 위한 구성이다. 본 실시예에서는 상기 제어부(2)를 마이크로 컨트롤러를 이용하여 구성하였으며 제어를 위해 내부에 프로그래밍하였다. 따라서, 본 제습장치는 습도를 제거하여 사용자가 원하는 습도로 항시 적절하게 유지가능하다.

다음으로, 상기 설치편(12)은 본 제습장치를 제어판넬 등에 설치할 때 제어판넬과 나사로 결합할 수 있도록 구성한 것으로, 본 실시예에서는 상기 설치편(12)을 커버의 중앙에서 약간 벗어난 후방에 구성하였다. 이는 본 제습장치를 제어판넬 등에 설치시 전자습도센서(1)와 흡열팬(3), 제습부커버, 흡열부 히트싱크(7) 등으로 구성된 제습부를 제어판넬의 내부에 위치시키고, 발열부 히트싱크(10), 냉각팬(11) 등으로 구성된 발열부를 제어판넬의 외부에 위치시키도록 하기 위한 것이다. 상기와 같이 설치편(12)을 구성함으로써 제어판넬의 내부에서는 제습만이 이루어지고 제어판넬의 외부에서는 발열이 이루어짐으로써 한층 더 제습효과를 높이게 된다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 열전소자를 사용한 제습장치는, 열전소자의 냉각효과를 이용하여 부분 제습이 가능하며, 종래와 달리 소형이고 고효율이다. 따라서, 제어기 패널이나 한정된 공간내에서 제습하는데 최적의 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 반영구적이며 어느 곳에나 쉽게 장착가능하다는 이점이 있다. 이러한 본 열전소자를 사용한 제습장치는 습기문제를 해결해야 하는 어떠한 분야에도 적용가능하다.

Claims (1)

1. 펠티어효과를 이용하여 일측에서는 흡열이 일어나고 타측에서는 발열이 일어나도록 구성된 열전소자(8)와;

   습기가 함유된 외부 공기를 강제로 흡입하는 흡입팬(3)과;

   상기 흡입팬(3)의 다음단에 위치하고 상기 열전소자(8)의 흡열부(6)측에 접착되어 상기 흡입팬(3)을 통해 흡입된 습한 공기를 강제대류시켜 상기 열전소자(8)의 흡열부(6)와의 열 교환을 통해 제습하는 흡열부 히트싱크(7)와;

   상기 흡열부 히트싱크(7)에서 이루어지는 제습시 발생한 물을 외부로 자연배수시키기 위해 중앙으로 경사지게 형성된 드레인 홀(5)과,

   상기 열전소자(8)의 발열부(9)측에 접착되어 상기 발열부(9)측에서 발생한 열을 전달받아 공기와 열교환시키기 위한 발열부 히트싱크(10)와;

   상기 발열부 히트싱크(10)의 다음단에 위치하여 강제 송풍으로 상기 발열부 히트싱크(10)로 전달된 열의 공냉을 촉진시키기 위한 냉각팬(11)과;

   설정된 습도를 유지하도록 습도제어를 위한 전자습도센서(1)를 포함하여 구성되는 열전소자를 사용한 제습장치.