KR200254145Y1 - 열전소자를 이용한 냉풍발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열전소자의 특성을 이용하여 냉풍이 발생되게 한 냉풍발생장치에 관한 것으로, 통상의 열전소자를 이용하여 흡열측은 냉풍발생측으로 이용하고, 발열측을 다층의 흡열공간 및 순환팬에 의해 고온의 열기를 순차적으로 냉각시키므로 열전소자의 발열측에서 발생하는 고온의 열기를 지속적이면서도 효과적으로 냉각시켜 그 열전소자의 흡열 즉, 냉각효과가 향상되게 하므로서 보다 냉풍의 저온을 유도함은 물론 냉방효과를 증대시키는 것이다.

Description

열전소자를 이용한 냉풍발생장치{cold brast generating device using thermoelectric element}

본 고안은 열전소자의 특성을 이용하여 냉풍이 발생되게 한 냉풍발생장치에 관한 것으로, 특히 본체내의 열전소자에 의해 냉풍이 발생되게 함은 물론 열전소자에서 발생되는 고온의 열기는 별도의 흡열수단에 의해 효과적으로 흡수하여 그 냉풍발생장치의 효율이 증대되게 한 냉풍발생장치에 관한 것이다.

열전소자(熱電素子, thermoeletric element)는 전기저항의 온도변화를 이용한 소자로써, 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상을 이용한 소자와, 전류에 의해 열의 흡수가 생기는 현상을 이용한 소자가 있다.

서미스터는 전기저항이 온도에 의해 크게 변화하는 일정의 반도체소자로서, 전기저항이 온도의 상승에 의해 감소되는 NCT서미스터, 온도상승에 의해 저항이 증가하는 정온도계수 서미스터와 마이너스온도계수를 가지고 어느 특정한 온도에서 저항이 변화하는 CTR 등이 쓰인다.

서미스터는 몰리브덴, 니켈, 코발트, 철 등의 산화물을 복수성분으로 배합하여 이것을 소결해서 만들며, 회로의 안정화와 열, 전력, 빛의 검출 등에 사용된다. 제베크효과는 2종류의 금속 양끝을 접속하여, 그 양끝의 온도를 다르게 하면 기전력이 생기는 현상으로, 열전기쌍을 이용한 온도측정에 응용된다.

펠티에 효과는 2종류의 금속 끝을 접속시켜, 여기에 전류를 흘려보내면 전류의 방향에 따라 한쪽 단자에서는 흡열하고, 다른쪽 단자에서는 발열을 일으키는 현상이다. 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트(Bi), 텔루르(Te) 등의 반도체를 사용하면 효율이 좋은 흡열, 발열 작용을 가지는 펠티에 소자를 얻을 수 있다. 이것은 전류의 방향에 따라 흡열, 발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열, 발열량이 조절되므로 용량이 적은 냉동기나, 상온부근의 정밀한 항온조에 응용되는 것이다.

특히, 근자에 들어서는 전기한 열전소자를 이용하여 각종 에어콘(에어컨디셔너; 이하 에어콘이라 한다.) 등에 적용하여 사용하기도 하는 것이다.

그러나, 전기한 바와 같은 열전소자를 이용하여 생산된 에어콘은 고압의 전류량을 필요로 하므로 전력사용량이 매우 크며, 발열에 의한 고온처리가 미숙하여 그 냉방 효율이 크지 못한 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 통상의 열전소자를 이용하여 흡열측은 냉풍발생측으로 이용하고, 발열측을 다층의 흡열공간 및 순환팬에 의해 고온의 열기를 순차적으로 냉각시키므로 열전소자의 발열측에서 발생하는 고온의 열기를 지속적이면서도 효과적으로 냉각시켜 그 열전소자의 흡열 즉, 냉각효과가 향상되게 하므로서 보다 냉풍의 저온을 유도함은 물론 냉방효과를증대시키는 열전소자를 이용한 냉풍발생장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안 냉풍발생장치의 정면도

도 2는 본 고안 냉풍발생장치의 측단면도

도 3은 본 고안 냉풍발생장치의 측단면 일측상세도

도 4는 본 고안 냉풍발생장치의 측단면 타측상세도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본체 2,2' : 열전소자

3,3' : 단열재 4,4' : 방열핀

5,5' : 방열판 6 : 배출구

7 : 흡입구 8 : 유도벽

9 : 송풍팬 10 : 흡입구

11 : 배출구 12,12' : 분할공간

13,13' : 순환팬 14,14' : 흡열재

15 : 송풍팬

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안 냉풍발생장치의 정면도이고, 도 2는 본 고안 냉풍발생장치의 측단면도이다.

열전소자가 내장된 통상의 냉풍발생장치에 있어서,

본체(1) 내부에는 일정간격으로 열전소자(2)(2') 및 단열재(3)(3')를 순차적으로 수직형성하고, 그 열전소자(2)(2')의 양측면에는 다수의 방열핀(4)(4')이 형성된 방열판(5)(5')을 부착하여 본체(1) 내부를 좌,우로 분할 형성하되,

본체(1)의 일측에는 상하로 배출구(6) 및 흡입구(7)를 각각 형성하여 그 경계부의 내측에 'ㄱ'자상의 유도벽(8)을 형성하며, 배출구(6)의 내측에는 송풍팬(9)을 장착하며,

본체(1)의 타측에는 상하로 또다른 흡입구(10) 및 배출구(11)를 형성하되, 배출구(11)의 내측공간에는 외측으로부터 내측으로 순차 형성된 다수의 분할공간(12)(12')을 형성하고, 그 분할공간(12)(12')의 측벽에는 다수의 순환팬(13)(13')을 장착하며, 분할공간(12)(12')의 내주벽에는 흡열재(14)를 부착형성하여 구성된 것이다.

또한, 전기한 방열판(5')에는 별도의 송풍팬(15)을 부착 형성하여 이에 의해열전소자(2)(2')의 발열측에서 발생하는 고온의 열기가 보다 빠르게 냉각되게 구성할 수도 있는 것이다.

이상과 같은 구성에 의한 본 고안의 작용을 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2의 도시와 같이 본 고안 냉풍발생장치는 열전소자(2)(2')에 전원이 인가됨과 동시에 그 열전소자(2)(2')의 일측은 흡열작용에 의해 차거워지고, 열전소자(2)(2')의 타측은 흡열에 의한 발열을 하게 되는 것이며, 열전소자(2)(2')는 수자의 특성상 대형으로의 제작이 불가능하므로 이를 최대크기로 분할 형성한 다음 이를 서로 연결하고, 분할된 열전소자(2)(2')의 사이공간에는 단열재(3)(3')를 각각 삽입하여 각각의 열전소자(2)(2')에서 발생하는 냉기 또는 열기가 상호 간섭하지 못하게 하는 것이다.

또한, 열전소자(2)(2')의 표면에 부착된 방열판(5)(5')은 열전소자(2)(2')에서 발생되는 냉기 또는 열기를 보다 효과적으로 대기중으로 확산시키는 작용을 하는 것이다.

따라서, 흡열에 의해 냉각효과가 나타나는 측은 별도의 송풍팬(9)에 의해 실내공기를 순환시켜 차가운 공기가 토출되게 하는 것이며, 열전소자(2)(2')의 발열부는 그 발열을 신속하고 효과적으로 냉각시키므로 타측의 흡열부 효율이 보다 향상되게 하는 것이다.

이러한, 열전소자(2)(2')의 발열 및 흡열작용에 따른 본 고안 냉풍발생장치의 작용을 보다 상세히 살펴보면,

도 3의 도시와 같이 열전소자(2)(2')에 전원이 인가된 상태에서 그 열전소자(2)(2')의 일측으로부터 흡열에 의한 저온현상이 발생하면 그 저온은 다수의 방열핀(4)(4')이 형성된 방열판(5)으로 전도되어 냉기를 토출하게 되는 것이다.

이와 동시에 송풍팬(9)이 작동을 하게 되면 그 송풍팬(9)의 흡,배기 작용에 따라 본체(1)의 하부에 형성된 흡입구(7)를 통해 실내공기가 유입되게 되는데, 그 흡입구(7)의 내측에는 'ㄱ'자상의 유도벽(8)이 형성되어 있어 흡입되는 공기가 직접 상부로 상승하는 것이 아니라 본체의 하부로부터 점차 상승하게 하므로서 방열판(5)과의 접촉시간을 연장시키므로 보다 그 냉각효과를 증대시키는 것이고, 유입된 실내공기는 방열판(5) 및 방열핀(4)(4')과 접촉하며 저온으로 바뀌는 것이다.

그러므로, 저온으로 변화된 공기는 송풍팬(9)의 흡기작용에 의해 본체(1)의 상부에 형성된 배출구(6)를 통해 다시 실내로 배기되는 것이다.

이렇게 지속적인 실내공기의 순환작용은 냉풍발생장치 주변의 냉각이 이루어진 후, 점차적으로 열전도되어 실내 전체가 냉방되는 효과를 갖게 되는 것이다.

또한, 열전소자(2)(2')의 일측에서 발생하는 흡열작용에 의한 냉각효과는 반대로 타측에서는 발열작용에 의한 고열이 발생하게 되는데, 이러한 고열을 지속적을 식혀주지 않을 경우에는 열전소자(2)(2') 자체의 온도가 상승하여 저항값을 상승시키므로 냉각효율의 저하 및 열전소자(2)(2')의 사용수명을 단축하되게 되므로 이러한 발열상태를 신속하게 냉각시켜주어야 그 열전소자(2)(2')의 냉각효율이 증대되는 것을 기대할 수 있는 것이다.

이러한 발열부의 냉각작용을 보다 상세히 설명하면 도 4의 도시와 같은데, 각각의 분할공간(12)(12')에 장착된 다수의 순환팬(13)(!3')이 동시에 작용하면, 기압이 저하됨과 동시에 외기를 흡기하게 되는데, 이러한 흡기작용은 본체(1)의 타측 상부에 형성된 흡입구(10)를 통하여 외기를 흡기하게 되는 것이며, 대기중의 상온으로 흡기된 온도는 상온보다 뜨거운 상태의 방열핀(4)(4') 및 방열판(5')을 식히는 것이다.

따라서, 유입된 공기는 열전소자(2)(2')의 발열 및 방열핀(4)(4')의 발열에 의해 뜨겁게 가온되는데, 이러한 고온의 공기는 다시 저압상태의 분할공간(12)(12')으로 유입되는 것이며, 최초의 분할공간(12)으로 유입된 공기는 그 분할공간(12)에서 대류 및 순환하며 흡열재(14)에 의해 일정온도 저하되는 것이다.

또한, 최초 분할공간(12)에서 일정온도 저하된 공기는 다시 그 측부의 분할공간으로 이동하게 되는 것이며, 이때에도 역시 흡열재(14)에 의해 일정온도 하강하게 되며 마지막 분할공간(12')에 이르렀을 때에는 대기중의 공기와 동일하거나 약간 높은 정도의 온도를 갖게 되어, 다수의 순환팬(13)(13') 및 분할공간(12)(12')에 의해 고온으로 가열된 공기는 다시 상온과 비슷한 수준의 온도를 갖는 공기로 배출되는 것이다.

따라서, 열전소자(2)(2')에서 발열하는 고온의 열기를 신속하게 흡열하여 이를 다시 상온상태의 공기로 배출하게 되므로 열전소자(2)(2')의 효율을 향상시킴은 물론 고온의 열기가 대기로 배출되지 않게 하므로 실내가 다시 더워지는 것을 방지하는 것이다.

또한, 전기한 흡열재(14)는 고온의 열기를 일시적으로 흡열하고 있는 것으로서, 그 냉풍발생장치를 사용하지 않을 경우에는 대기의 순환에 의해 잠열이 서서히 식으며 정상상태로 되는 것이다.

또한, 전기한 열전소자(2)(2')의 일측에 부착된 방열판(5')에 별도의 송풍팬(15)을 부착하여 방열판(5')으로부터 배출되는 고온의 열기를 보다 신속하게 분할공간(12)(12')측으로 배출하므로 그 방열판(5')의 온도를 보다 신속하게 하강시켜 열전소자(2)(2')의 흡열 즉, 냉열효과가 더욱 향상되게 하는 것이다.

이상과 같은 열전소자를 이용한 냉풍발생장치는 열전소자에 의한 냉풍발생효과는 물론, 열전소자의 타측에서 발생하는 고온의 열기 또한 신속하게 배출 및 저온화하여 대기중으로 배출하므로 실내 냉방속도를 보다 빠르게 진행시키면서도 구성 및 사용이 간편하여 매우 저렴하면서도 편리한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 열전소자가 내장된 통상의 냉풍발생장치에 있어서,

   본체(1) 내부에는 일정간격으로 열전소자(2)(2') 및 단열재(3)(3')를 순차적으로 수직형성하고, 그 열전소자(2)(2')의 양측면에는 다수의 방열핀(4)(4')이 형성된 방열판(5)(5')을 부착하여 본체(1) 내부를 좌,우로 분할 형성하되,

   본체(1)의 일측에는 상하로 배출구(6) 및 흡입구(7)를 각각 형성하여 그 경계부의 내측에 'ㄱ'자상의 유도벽(8)을 형성하며, 배출구(6)의 내측에는 송풍팬(9)을 장착하며,

   본체(1)의 타측에는 상하로 또다른 흡입구(10) 및 배출구(11)를 형성하되, 배출구(11)의 내측공간에는 외측으로부터 내측으로 순차 형성된 다수의 분할공간(12)(12')을 형성하고, 그 분할공간(12)(12')의 측벽에는 다수의 순환팬(13)(13')을 장착하며, 분할공간(12)(12')의 내주벽에는 흡열재(14)를 부착형성함을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉풍발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 방열판(5')에는 별도의 송풍팬(15)을 부착 형성하여 이에 의해 열전소자(2)(2')의 발열측에서 발생하는 고온의 열기가 보다 빠르게 냉각되게 함을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉풍발생장치.