KR200267391Y1 - 열전소자를 이용한 항습장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기조화 공간내의 습도를 항상 일정하게 유지시키기 위한 가습과 제습을 반복 수행할 수 있는 열전소자를 이용한 항습장치에 관한 것이다.

즉, 열전소자(1)가 직류전원의 공간만으로 냉각과 가열을 동시에 수행할 수 있는 열과 전기의 교환시스템이라는데, 착안하여 상기 열전소자(1)의 흡열면에 제습용 흡열휜(2)을 부착하여 제습용휀(6)의 작동으로 습공기가 유입될 때 유량조절밸브(5)로 제습 유로의 유속을 저속으로 유지하고, 소자의 흡열면 열량을 제어하며, 이 물을 가열. 살균한 다음 초음파 발진기(21)가 반복적으로 제어하여 공기조화 공간내의 습도를 일정하게 유지시키는 항습장치에 관한 것이다.

Description

열전소자를 이용한 항습장치{Constant humidity control unit using a thermoelectric module}

본 고안은 열전소자를 이용한 항습장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 소형이면서 양면의 온도차이에 의하여 기전력이 발생되고, 전류의 방향에 따라서 흡열 및 방열의 전환이 가능함은 물론 그 전류의 량에 따라서 흡열 및 방열량이 자동 조절되는 열전소자를 이용하여 공기조화 공간내에서 신속하고도 정확하게 일정습도를 유지시킬 수 있도록 하는 항습장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 항습장치는 물을 가열하기 위한 히터와 기화장치 및 송출휀으로 구성되는 가습장치와 유입공기내의 수증기를 노점온도 이하로 유지하여 습분을 제거하기 위한 장치 즉, 흡입휀, 제습용 열교환기, 냉매응축기로 구성되는 제습장치가 각 구비되어 있음 뿐 아니라 상기한 구성요소들을 제어하기 의한 제어기가 각 구비하고 있다.

따라서 이와 같은 구성요소가 필수적으로 요구되는 종래의 항습장치는 그 구조가 상당히 복잡할 뿐 아니라 체적이 상당히 클 수밖에 없어 항습장치를 소형화 하는 것이 불가능하여 설치장소확보의 어려움 및 설치비용부담, 사용장소의 제한 등과 같은 문제점이 있음은 물론 각 기계장치의 반응시간이 주기함수 형태로 나타내기 때문에 일정습도를 맞추기 어렵고, 또 가습 및 제습에 따른 소요시간이 길어 효율성이 떨어지며, 또 소비전력이 커 소모되는 전력의 낭비가 큰 단점이 있는 등제반 문제점을 가지고 있다.

이에 본 고안에서는 상기와 같은 제반 문제점을 일소하기 위하여 안출한 것으로서, 열전소자가 흡열 및 방열면을 동시에 가지는 소형부품이라는 점에 착안하여, 흡열면을 공기내 수분을 감소시키는 제습과정에 적용하고 방열면을 물을 가열.살균, 가화시켜서 공기내 수분을 증가시키는 가습과정에 적용한 다음, 이 제습 및 가습과정을 제어기(21)로 신속하게 제어함으로써 설정습도 도달시간이 짧으며, 항습성능이 우수한 항습장치를 제공하는 것에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 항습장치의 외형도

도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도(본 고안에 따른 항습장치의 내부 구성도)

도 3은 본 고안에 적용한 제습용 흡열휜과 가열용 방열휜의 외형도

도 4는 본 고안에 따른 항습장치의 제어회로도

■ 도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 ■

1:열전소자 2:제습용 흡열휜

5:유량조절밸브 6:제습용휀

7:온/오프 밸브 8:가열용 방열휜

9:가습용휀 11:정수필터

14:초음파 발진기 16:온도센서

20:습도센서 21:제어기

23:건공기 배출구 24:습공기 배출구

25:공기 흡입구

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본원에서는 각 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

즉, 도 1에서 도시된 바와 같이 본 고안의 항습장치의 하우징(26)에는 상단부에 습도센서(20)가 설치되고, 전방부에 습도센서(20)의 출력값에 따라 제습 및 가습과정을 반복적으로 제어하고 흡열휜(2)과 방열휜(8)에 설치한 온도센서(16)의 출력값에 따라 열전소자(1) 온도를 제어하기 위한 제어기(21, 마이컴내장), 직류전원공급부(22), 그리고 건공기와 습공기의 배출통로인 배출구(23, 24)가 설치되며,좌측면에 공기흡입구(25)가 각 설치된다.

그리고 도 2에서와 도시된 바와 같이 상기 하우징(26)의 내부는 상기 열전소자(1)의 흡열면에 제습용 흡열휜(2)을 부착하고 제습유로의 유속을 조절하기 위한 유량조절밸브(5)를 가습용휀(9) 하단에 설치하며 제습휀상의 유로를 응축수 배출구(3)를 향하여 경사지게 구성하고 응축수 배출구 하부에 저장수조(4)를 탑재하여 응축수를 회수하며 제습공기 유로 말단에 제습용휀(6)을 부착하여 하우징(26) 전방부의 건공기 배출구(23)로 건공기를 배출시키는 제습장치와;

상기한 열전소자(1)의 방열면에 가열용 방열휜(8)을 설치하고, 방열휜(8) 좌측상단에 가열수 저장수조(10), 정수필터(11), 수위조절계(13)가 장착된 가열수조(12)를 설치하며, 상기 가열수조(12)의 우측에 초음파 발진기(14)를 설치하여 기화 공기저장실(15)내에 저장된 습공기를 유량조절밸브(5) 상단에 설치한 가습용휀(9)과 제습공기유로 좌측단에 설치한 온/오프밸브(7)의 작동으로 하우징(26) 전방부의 습공기 배출구(24)를 통해 배출시키는 가습장치로 이루어진다.

상기한 제습용 흡열휜(2)과 가열용 방열휜(2)은 공기와 접하는 면적을 증대시켜서 상기 열전소자(1)의 흡열 및 방열성능을 증진시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 제습용 흡열휜(2)은 공기의 유동이 원활하도록 유동의 방향을 따라 홈(2a)을 형성하였으며, 각 홈(2a)과 홈(2a) 사이에는 석출된 응축수의 수집이 용이하도록 주기적으로 돌기(2b)를 형성시켰다. 이 돌기(2b)로부터 떨어진 응축수는 경사진 제습유로를 거쳐서 응축수 배출구(3)로 모이게 되는 것이다.

또한, 상기 가열용 방열휜(8)은 유동방향을 따르는 밀폐된 유로(8a)와 그 표면에 다수개의 홈(8b)들이 천공되는데, 이는 가습시 물을 가열시켜주는 역할과, 제습시 소자의 가열표면의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하는 역할을 수행함으로 유로에 홈(8b)을 가공함으로써 유동의 난류를 촉진시켰다.

그리고 이러한 본 고안의 항습장치는 도 4에서 도시된 바와 같이 마이컴을 탑재한 제어기(21)에 의하여 제습과정(18) 및 가습과정(19)을 제어토록 하고 있는데, 상기한 제어기(21)는 온도센서(16)와 습도센서(20)의 신호를 받아서 제습과정(18)시 열전소자(1), 유량조절밸브(5), 제습용휀(6), 온/오프밸브(7)의 작동을 제어하고, 가습과정(19)시 열전소자(1), 유량조절밸브(5), 온/오프밸브(7), 가습용휀(9), 초음파발진기(14)의 작동을 제어하게 되는 것이다.

그리고 A/D변환기는 온도센서(16) 및 습도센서(20)의 출력값을 제어기(21)가 인식할 수 있는 전기적 데이터 값으로 변환시키는 부분이고, 구동회로는 상기 제어기(21)의 제어신호에 받아서 열전소자(1), 유량조절밸브(5), 제습용휀(6), 온/오프밸브(7), 가습용휀(9), 초음파발진기(14)를 작동시키는 일종의 구동릴레이다.

또한 제어기(21)는 제어패널로 본 고안의 항습장치에 대해 온/오프설정, 습도설정, 작동모드설정, 시간설정을 할 수 있고, 온도센서(16)의 출력값에 따라 상기 열전소자(1)내 N형 반도체와 P형 반도체의 극전환 특성을 이용하여 전원(22)의 양극(+)과 음극(-)을 반복적으로 대치함으로써 흡열면과 방열면의 열량을 제어한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 항습장치는 하기와 같은 작용상의 특징을 가진다.

즉, 제어기(21)는 사용자가 제어패널을 통해 설정한 습도값과 습도센서(20)로부터의 값을 비교하여 제습이 필요한 경우, 동작하여 공기가 제습용휀(6)의 작동으로 공기정화필터(17)를 거쳐 흡입되고, 열전소자(1)에 부착된 제습용 흡열휜(2)의 돌기로부터 수집된 응축수가 경사진 제습유로를 거쳐 응축수 배출구(3)를 통해 응축수 저장수조(4)에 저장된다.

이때 제습유로의 유속을 저속으로 운용하기 위해 유량조절밸브(5)를 조절하고 공기의 온도를 노점온도 이하로 유지하기 위하여 온도센서(16)의 출력값에 따라 흡열휜(2)의 열량을 제어한다.

또한, 상기 제습과정에서 냉각된 공기를 온/오프밸브(7)를 개방해 방열휜(8)으로 도입시켜 열전소자(1)의 방열면을 냉각한 다음 건공기 배출구(23)로 건공기를 배출한다.

이에 반하여 가습이 필요한 경우에는, 방열휜(8)에 부착한 온도센서(16)의 출력값에 따라 상기 열전소자(1)로부터 방열휜(8)을 통한 방열량을 조절하며, 가열수 저장수조(10)로부터 정수필터(11)를 거쳐 수위조절계(13)가 장착된 가열수조(12)로 전달된 물을 가열·살균한 다음, 초음파 발진기(14)로 기화시킨다.

이때 공기는 가습용휀(9)에 의해 유입되고 유량조절밸브(5)를 완전해 개방하여 기화 공기저장실로 전달한 다음 습공기 배출구(25)로 습공기를 배출시키는 한편, 온/오프밸브(7)는 열전소자의 방열성능을 증대시키기 위해 완전히 닫는다.

이러한 제습 및 가습과정이 직류전원 공급장치(22)의 전원을 이용하여 제어기(21)에 전달되는 습도센서(20)의 신호에 따라 반복적으로 작동되고, 따라서 본고안이 적용된 열전소자를 이용한 항습장치를 통하여 공기조화 공간내의 습도를 신속·정확하게 일정한 값으로 유지할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 열전소자의 이용한 항습장치에 관한 것으로 열전소자의 흡열반응과 방열반응을 이용하여 공기조화 공간내 항습이 이루어지도록 하였으며, 기존 항습장치에 대한 장치체적의 비대화 및 항습 정밀도 유지의 제약, 설치공간의 제약, 전력과소비에 따른 부대비용의 증가 등의 문제점을 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 고안이 적용된 항습장치는 제품 제조분야, 설비분야, 주거 및 사무공간 내에서 습기를 근본적으로 제어하여야 하는 공기조화 공간내에서 습기로 인한 피해를 경감시키는데 유용하게 활용할 수 있는 등 그 기대되는 바가 실로 다대한 고안이다.

Claims (3)

1. 공기조화 공간내의 습도를 자동으로 조절하는 항습장치에 있어서,

   상기 항습장치의 내부 유로 사이에 하나 또는 하나이상의 열전소자(1)를 구비킨 다음 상기 열전소자(1) 일측의 흡열면에 유입되는 공기가 가지는 일정수분을 석출하여 건공기를 발생시키는 제습용 흡열휜(2)을 설치하고, 다른쪽 방열면에는 가열수조의 물을 가열ㆍ살균 할 수 있는 가습을 위한 가열용 방열휜(8)을 각 설치하여서 된 것을 특징으로 한 열전소자를 이용한 항습장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제습용 흡열휜(2)은 공기의 유동이 원활하도록 유동의 방향을 따라 홈(2a)을 형성하였으며, 각 홈(2a)과 홈(2a) 사이에는 석출된 응축수의 수집이 용이하도록 주기적으로 끝이 뾰쪽한 돌기(2b)를 형성시킨 것을 특징으로 한 열전소자를 이용한 항습장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가열용 방열휜(8)은 가습시 물을 가열시켜주는 한편, 제습시 열전소자의 방열면의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위하여 유동방향을 따르는 밀폐된 유로(8a)와 그 표면에 다수개의 홈(8b)을 천공시켜서 된 것을 특징으로 한 열전소자를 이용한 항습장치.