KR20040096969A - 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기 및 냉온풍발생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기 및 냉온풍 발생방법에 관한 것으로,

전기에 의해 양면이 각각 냉각, 가열되는 열전소자의 특성을 이용하여 이를 선풍기 날개 상에 적용 구성하고, 접지되는 선풍기날개부위의 양면에 별도의 전도성이 높은 소재로 구성하고, 선풍기날개의 축부에 전원를 인가하는 접촉부로 구성되어 열전소자에서 발생되는 양측의 열을 분리하여 전열 시킴으로 선풍기날개 양면에 구성되는 전열체 중 일면은 뜨거워지고, 극을 바꾸면 차가워져 냉온풍기를 가동 시, 사용자의 선택에 따라 원하는 바람을 일으킬 수가 있는 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기 및 냉온풍 발생방법에 관한 것이다.

Description

열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기 및 냉온풍 발생방법{The cool and warm device which utilizes the wings made of the thermoelectric element and the cool and warm a generation method}

본 발명은 열전소자를 선풍기 날개에 구성한 냉온풍기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선풍기의 날개와 동일 유사한 냉온풍기의 날개를 구성하고 여기에 열전소자와 전열체를 앞뒤 양면으로 각각 분리 구성하여, 원하는 냉풍 또는 온풍을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 냉온풍기 및 냉온풍 발생방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉풍기와 온풍기는 개별적 제품으로 생산되고 있다. 즉, 선풍기와 별도의 냉각장치를 이용한 냉풍기는 시원한 바람을 일으키며, 온풍기는 기존의 헤어드라이기와 같은 원리를 이용하거나, 아니면, 발열체를 가열시켜 발생하는 반사열을 이용하여 주위의 열을 높이는 방법이 통상적으로 사용되고 있다. 따라서, 사용자들은 상기의 제품들을 각각 별도로 구매하여 사용하고 있는 것이 현실이다.

그리고, 본 발명과 같이 열전소자를 이용한 냉풍기를 살펴보면, 출원번호 20-2003-0035883호 '열전소자를 이용한 냉선풍기'가 있는데, 기존의 냉각방식을 이용한 냉풍기와 유사 동일한 원리로서, 단지 냉각역할을 하는 주구성체로서 열전소자를 이용한 것으로서, 팬의 후방에 냉각체, 열전소자, 히트파이프 및 흡열판으로 구성된 냉각부를 구성하여, 팬의 후방에서 냉각부를 통하여 냉각된 공기를 팬을 이용하여 배출시키는 것이다.

앞서 살펴본 바와 같이 통상적으로 구성되는 냉온풍기를 한꺼번에 일괄 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 구성상의 무게와 복잡함을 최소화하면서 사용자의 선택에 따라 쉽게 냉풍과 온풍을 일으킬 수 있는 기술의 창안이 절실히 요구되어 지고 있다.

이에, 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로,

선풍기의 날개와 같은 구조의 팬에 열전소자를 부착하고, 바람의 토출면과 반대면에 열전도판을 구성하여 양면의 한쪽은 냉각되도록 구성하고, 반대쪽은 가열되도록 구성함과 동시에 이를 위한 직류전원의 공급을 위한 컨버터를 통하여 직류전원으로 변환하고, 온풍기와 냉풍기로 선택할 시 토출면의 열전도판과 접지 된 열전소자가 냉각 또는 가열될 수 있도록 전원을 선택적으로 공급하여, 사용자가 원하는 온풍, 냉풍바람을 일으킬 수 있도록 하는 것에 그 기술적 과제로서 발명한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 분해 단면도

도 2는 본 발명의 날개부의 정면, 배면도

도 3은 본 발명의 날개부의 단면도

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 단면도

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도

도 6은 본 발명의 냉온풍 전환 원리를 보여주는 설명도

*도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명*

1 : 날개 3 : 열전소자 5 : 정면 열전도체

7 : 후면 열전도체 9 : 돌출부 30 : 조절기

50 : AC/DC 컨버터

본 발명은 온풍과 냉풍을 선택적으로 일으킬수 있도록 구성된 냉온풍기에 관한 것으로서

도 1은 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 분해 단면도이고, 도 2는 본 발명의 날개부의 정면, 배면도이며, 도 3은 본 발명의 날개부의 단면도이며,도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명의 냉온풍 전환 원리를 보여주는 설명도로서 도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명하면,

날개부(100), 팬의축부(200), 지지대(300), 받침대(400)로 대분 구성되어지는 선풍기의 구조에 있어서,

본 발명의 날개부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 절연체의 날개(1) 중앙 또는 일측부를 관통시켜 열전소자(3)를 구성하고, 열전소자(3)의 양면을 별도로 접하는 열전도판(5,7)을 날개부(100)의 정면과 뒷면에 서로 접지되는 곳이 없도록 하여 각각 구성하고, 뒷면의 열전도판(7)의 외측으로는 날개(1)의 회전시 냉온풍이 토출되는 정면으로 뒷면의 공기가 유입되지 않도록 뒷면의 열전도판(7)의 외측으로 돌출부(9)를 구성하여 회전 시, 원심력에의해 뒷면과 접촉한 공기가 팬의 축과 직각으로 토출되어 양면의 열전도판(5, 7)에 의해서 각각 냉각, 및 가열된 공기의 섞임이 일어나지 않도록 하는 것이다.

열전소자는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자의 총칭으로서 크게 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있다. 서미스터는 온도에 의해 전기저항이 크게 변화하는 일종의 반도체소자로서, 전기저항이 온도의 상승에 의해 감소되는 NTC서미스터(negative temperature coefficient thermistor), 온도상승에 의해 저항이 증가하는 정온도계수서미스터(PTC:positivetemperature coefficient thermistor) 등을 사용한다. 서미스터는 몰리브덴 ·니켈 ·코발트 ·철 등 산화물을 복수성분으로 배합하여 이것을 소결해서 만들며, 회로의 안정화와 열 ·전력 ·빛 검출 등에 사용한다. 제베크효과는 2종류 금속의 양끝을 접속하여, 그 양끝 온도를 다르게 하면 기전력이 생기는 현상으로, 열전기쌍을 이용한 온도 측정에 응용하는 것이고, 펠티에효과는 2종류의 금속 끝을 접속시켜, 여기에 전류를 흘려보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상이다. 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트(Bi) ·텔루르(Te) 등 반도체를 사용하면, 효율성 높은 흡열 ·발열 작용을 하는 펠티에소자를 얻을 수 있다. 이것은 전류 방향에 따라 흡열 ·발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열 ·발열량이 조절되므로, 용량이 적은 냉동기나, 상온 부근의 정밀한 항온조(恒溫槽) 제작에 응용한다. 본발명에 있어서는 펠티에효과를 이용한 것으로 펠티에소자로 구성된 열전소자(3)를 적용하여 구성하는 것이다.

도3에 도시된 바와 같이 상기 효과를 가지는 열전소자(3)를 날개(1)의 일측부를 관통시켜 구성하고, 날개(1)의 정면과 뒷면으로 열전소자(3)에서 발생된 냉기나 열을 효과적으로 방출할 수 있는 전도체로 구성된 열전도판(5,7)이 열전소자(3)의 냉각 방열 발생면을 접하면서 날개(1)의 양면으로 각각 접지 구성되는 것이다. 이때 뒷면의 열전도판(5)의 외측으로는 앞서 설명한 바와 같이 회전시 앞뒷면의 공기의 섞임 현상을 막기 위하여 돌출부(9)를 구성한다. 날개부(100)의 구성에 있어서 열전소자(3)에 전류를 공급하기 위하여서는 열전소자(3)에 직류전원이 바로 유입되어야 하는 바, 차후 설명되는 컨버터(50)를 통하여 직류 전환된 전류가 열전소자(3)에 전달될 수 있는 +,-전도선(a,b)을 구성하여 전류가 유입될 수 있도록 한다. 본 발명에서는 도3에 도시된 바와 같이 날개(1)의 내측면으로 전도선(a,b)을 구성하여 설명하였다.

상기 전도선(a,b)에 유입되는 음극과 양극을 전환시키면 공기가 토출되는 정면에 구성된 열전도체(5)는 열전소자(3)는 선택적으로 냉각 또는 발열을 조절할 수 있고, 따라서 열전도체(5)는 차가워지거나, 뜨거워져 선풍기의 회전 시 냉풍과 온풍을 선택적으로 발생시킬 수가 있는 것이다.

열전도판(5,7)은 열전도율이 높은 금속등의 재료을 이용하여 판형으로 구성하고, 날개(1)를 중앙으로 날개의 앞, 뒷면에 별도 분리 구성되도록 하여 열전소자(3)의 발열과 흡열이 별도로 최대한 간섭을 받지 아니하도록 한다. 이를 위하여서는 열전도율이 낮은 절연재료로 날개(1)를 구성하도록 한다.

팬의 축부(200)는 통상의 선풍기 구조와 유사 동일하게 모터축과 관통결합되는 부위로 단, 본 발명의 경우 전원 공급에 있어서, 음극과 양극의 두 전류가 각각 별도로 유입되는 전도선(a,b)이 구성되는 상태에서 회전을 시켜야 함으로, 모터축과 결속되는 부위는 회전을 하면서도 직류의 전원이 그대로 열전소자(3)에 전달될 수 있도록 하는 공지된 기술인 베어링연결방법, 모터브러쉬, 슬립링 등의 전원전달수단을 이용하여 모터를 회전 시에도 직류전원이 그대로 열전소자(3)까지 전달될 수 있도록 한다. 이때 팬의 축부(200)의 모터 동력수단으로서는 별도의 전원구성장치를 이용할 수도 있고, 전기적 연결을 이용하여 유입된 직류를 이용한 직류전동기로서 역할을 하게 하여 모터를 선택적으로 구성할 수도 있다.

AC/DC컨버터(50)는 교류를 직류로 전환 시켜 주는 장치로서, 통상 전기제품에 사용되고 있는 교류전기를 본 발명에서의 열전소자(3)에 공급할 직류전원으로 교환 시켜 주는 역할을 한다. 즉, 상기 컨버터(50)를 통하여 직류로 정류된 전류는 모터와, 열전소자(3)에 각각 전도선을 통하여 전달되고, 모터는 회전을 하게 되고, 열전소자(3)에게는 연결된 전도선(a,b)을 통하여 직류전원을 공급하게 되는 것이다.

받침대(500)에는 일반적인 선풍기 및 온풍기에서 적용되고 있는 것과 같은 전원의 공급 등을 통한 날개 회전 및 토출바람의 온도를 조절 가능토록 하여 보다 효율적으로 사용이 가능하게 되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 대분 구성되는 본 발명에 있어서, 작동 상태를 전체적으로 살펴보면,

콘센트를 통하여 교류전류가 유입되고 AC/DC컨버터(50)를 통하여 직류전원으로 바꾼다. 콘트롤러(30)에 의하여 통제되는 전류는 열전소자(3)에 유입이 되면,

열전소자(3)와 접지되고, 날개(1)의 정면과 뒷면에 결합 구성된 열전도체(5,7)에는 열전소자(3)부터 각각 냉각 또는 발열 된 열이 전도되고, 부근의 공기는 차거나 덥혀지게 되는 것이다.

날개의 정면이 냉각이 되도록 조정하였을 경우, 콘트롤러(30)에 의하여 회전 모터를 작동시키면 날개정면의 토출부로 부터는 냉풍이 불어오게 되는 것이다.

온풍을 사용하려고 열전소자(3)에 전도선(a,b)에 공급되고 있는 음극과 양극을 교환시키게 되면, 반대로 토출면의 열전도체(5)와 접지된 열전소사(3)의 부위는 발열이 되고, 뒷면의 열전도체(7)와 접지된 열전소자(3)의 부위는 냉각이 되어, 열전도체(5,7)들은 각각 냉각, 발열된다. 따라서, 회전 시 냉풍의 사용이 가능하게 되는 것이다.

이때, 뒷면의 열전도체(7)의 가장자리 부위로는 돌출부(9)를 구성하여 회전 시 뒷면의 공기가 앞면 공기토출부로 유입되지 않고 팬의 원심력에 의해 팬의 축과 직각 되는 방향으로 도출되도록 구성한다.

상기와 같이 본 발명을 통하여 종래에는 냉온풍기를 별도로 구매하여 사용하던 불편을 해소하여 하나의 제품으로 두가지 효과를 완전하게 누릴 수가 있으며, 과학적 원리를 적용하여 큰 부가 부품 없이도 냉온풍을 쉽게 발생할 수 있게 되어, 생산자의 제작에 있어서도 큰 원가 부담이 없으면서도, 사용자에게는 기존보다 탁월한 기능적 선택의 만족을 줄 수 있는 생산자 및 사용자 모두에게 도움을 줄 수 있는 그 효과가 다대한 발명이다.

Claims (3)

1. 통상의 날개부, 팬의 축부, 지지대, 받침대로 대분 구성되어지는 선풍기의 구조에 있어서,

   절연체의 날개(1)의 일측부를 관통시켜 열전소자(3)를 구성하고, 열전소자(3)의 양면을 각각 접하는 열전도판(5,7)을 날개부(100)의 정면과 뒷면으로 날개(1)를 경계로 하여 상호 접지되는 곳이 없도록 하여 각각 구성되는 날개부(100)와,

   날개부(100)의 중앙부와 결속되어, 음극과 양극의 두 전류가 각각 별도로 유입되는 전도선(a,b)이 구성되는 상태에서 모터의 회전 시에도 직류전원이 그대로 열전소자(3)까지 전달될 수 있도록 구성되는 팬의 축부(200)와,

   교류를 직류로 전환 시켜 주는 장치로서 아울렛을 통하여 유입된 전류를 열전소자(3)에 공급할 직류전원으로 교환 시켜 주는 역할을 하는 AC/DC컨버터(50)와,

   컨버터(50)를 통하여 정류된 전류를 조절하여 냉온풍기의 회전속도 및 냉각, 가열온도를 조절할 수 있는 조절기(30)와,

   전류를 공급하는 전도선(a,b)으로 구성되는 것을 포함하는 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기.
2. 제 1항에 있어서,

   날개(1)의 회전 시, 양면의 열전도판(5, 7)에 의해서 각각 냉각, 및 가열된공기의 섞임이 일어나지 않도록 뒷면 열전도판(7)의 외측으로 돌출부(9)가 구성되는 것을 포함하는 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기
3. 통상의 선풍기에 있어서,

   절연체의 날개(1)의 일측부를 관통시켜 열전소자(3)를 구성하고, 열전소자(3)의 양면을 각각 접하는 열전도판(5,7)을 날개부(100)의 정면과 뒷면으로 날개(1)를 경계로 하여 상호 접지되는 곳이 없도록 하여 날개부(100)를구성하고, 직류전원을 열전소자에 선택적으로 교환하여 공급함으로서 열전도판(5,7)을 냉각 가열시켜 회전시킴으로 냉온풍을 발생할 수 있도록 하는 것을 포함하는 열전소자가 구성된 날개를 이용한 냉온풍기의 냉온풍 발생방법