KR20050074748A - 열전반도체를 이용한 에어컨 - Google Patents

열전반도체를 이용한 에어컨 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전반도체를 이용한 에어컨에 관한 것으로, 일정한 직류전원을 인가하는 직류전원부와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체, 상기 열전반도체의 일측에 설치되는 저온발생부 및 상기 열전반도체의 발열에 의한 고온을 냉각시키도록 그 타측에 설치되는 고온발생부로 이루어진 열전냉각부와; 상기 열전냉각부의 일측에 설치되는 송풍기와; 상기 고온발생부에 순환펌프에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수탱크와; 상기 냉각수탱크에 저장되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터, 라디에이터 냉각팬 및 상기 라디에이터로 유입된 고온의 냉각수를 냉각시키는 안개발생기로 이루어진 기화열 흡수 냉각장치와; 상기 라디에이터 냉각팬에 의해 발생되는 고온다습한 공기를 외부로 방출시키는 단열재 배기관(coaxial tube); 및 상기 열전냉각부에 연결되어 운전을 온/오프 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해 에어컨이 소형, 경량화 및 영구적(27년 이상 사용)으로 사용할 수 있고, 또한 가정용 및 오피스텔용 에어컨 제작이 가능하며 적은 에너지로 작동이 가능하고, 또한 직류전원부의 전류방향만 바꾸어주면 냉/난방용으로 사용이 가능하다.

Description

열전반도체를 이용한 에어컨{Airconditioner using thermoelectric semiconductor}
본 발명은 열전반도체를 이용한 에어컨에 관한 것으로, 특히 역학적 동력을 이용하는 냉매가스(CFCs Gas)를 사용하지 않는 대신 환경 친화적인 직류전원용 열전반도체의 펠티어 효과를 이용하여 가정이나 오피스텔에서 냉/난방용으로 사용할 수 있도록 한 열전반도체를 이용한 에어컨에 관한 것이다.
현재 에어컨에 사용하는 냉매가스로 인한 지구의 오존층 붕괴현상은 국지적인 현상이 아니고 전 지구적인 현상이여서, 북반구에서 방출하는 많은 양의 냉매가스는 전 세계적으로 성층권의 오존층을 파괴한다. 오존층이 파괴되면 강력한 유해 자외선이 여과되지 않고 지표에 도달하게 되어 피부암, 백내장, 면역기능 약화 등을 유발시켜 인간의 건강을 해치고, 궁극적으로 기후변화를 일으켜 지구 생태계를 위협받게 되는 것이다.
그러나 지금까지의 일반 에어컨은 냉동사이클에 상기와 같은 문제점을 안고 있는 냉매가스(CFCs Gas : 지구 오존층에 막대한 피해를 주는 요인)를 필연적으로 사용하였다. 이 냉매는 증발하기 쉬운 액체로서 압력에 의해 쉽게 기체에서 액체로, 액체에서 기체로 상태변화를 반복해 줌으로써 열 교환과정이 일어난다.
이것을 냉동사이클이라고 하며, 이 과정에서 상태교환으로 저온의 온도가 생성되는 반면에 압축기로 압축하는 과정에서 뜨거운 열도 동시에 방출된다. 이때, 압력을 주기위한 압축기가 가동되므로 많은 소음과 진동이 발생되어 이러한 부품을 필히 실외에 설치해야 하는데, 기존 아파트에서는 큰 문제점으로 될 수 있다.
먼저, 냉매가스는 증발기에서 압축기로 흡입압축되어 고온고압(~70℃, 15㎏/㎠)의 가스상태가 응축기로 보내진다. 응축기로 보내진 냉매는 냉각팬 등에 의해 공냉식으로 강제냉각되어 액화된다. 이때, 많은 열을 외부로 배출해야 한다. 액화된 냉매는 리시버 드라이로 들어가 수분과 먼지를 제거한 다음 팽창밸브로 흘러간다. 팽창밸브에서 고압 액상 냉매는 단열팽창에 의하여 팽창되면서 저온저압의 안개상태(이는 냉매의 종류에 따라 여러가지의 값을 가질 수 있음)의 냉매가 되어 증발기로 다시 들어간다.
상기 증발기 냉매는 블로어 모터와 팬을 통하여 주위의 공기에서 열을 빼앗아 안개상태의 냉매에서 가스 모양의 냉매가 되며 또다시 압축기로 흡입된다. 이와같은 과정에서 냉매는 사이클을 반복하여 순환하면서 냉방작용을 한다.
상기와 같이 냉매를 이용하여 실내를 냉방하는데 CFC-계열 냉매가스를 사용함으로써 지구 오존층과 환경에 치명적인 피해를 줄 뿐만아니라 냉방효율이 낮아 많은 에너지가 낭비된다. 상기 에어컨은 기계적인 구동으로만 작동이 되므로 부품의 마모 또는 부식에 의하여 고장이 자주 일어나 교환을 해야하고, 전체의 무게가 무거우며 사용 수명이 짧고 특히 오존층과 환경에 많은 피해를 주는 냉매가스가 자주 누출되므로 주기적으로 보충을 해야 함으로 계속적으로 냉매가스를 생산해야 하는 중대한 문제점이 유발된다.
몬트리올 의정서에 결정된 내용은 다음과 같다.
"지구 성층권의 오존층을 회복시키기 위해서는 특히 개발도상국들이 CFC-계열 냉매가스의 단계적 감축 목표를 달성하는 것이 매우 중요하다. 그러므로 개발도상국들은 1999년 수준으로 CFCs 냉매가스 생산과 소비를 동결하고 2005년까지는 50%를 감축하며, 2007년에는 85%를 감축, 2010년에는 완전히 생산과 소비를 중단해야 한다. 선진국들은 1996년에 필수적인 몇 곳만 제외하고는 CFCs 냉매가스의 사용과 생산을 중단한다."
이에 대한 대체 냉매물질로서 오존층에 영향을 미치지않는 냉매물질로 가장 주목받는 이산화탄소(CO2) 기체의 냉동/공조 사이클을 실용화하는 것이다. 그러나 이 경우에 가장 큰 과제는 운전 작동압력을 어떻게 효과적으로 조절하느냐 하는 것이다.
이산화탄소 기체 사이클의 최대 압력은 약 10MPa(100기압)이고, 이는 HFC 냉동사이클의 작동압력의 3~4배 정도나 되는 것이다. 이 때문에 이산화탄소 기체 압축기는 높은 운전 작동압력 자체, 이 압력을 견딜만한 무겁고 고강도의 강철 탱크 사용 및 압력차가 크므로 이산화탄소 기체의 빈번한 누출로 인해 지구 온난화 문제 등이 부수적으로 발생하므로 이 문제에 대해 또한 효과적인 대응책이 다시 필요하게 되므로 완전한 대응책이 될 수가 없다.
그래서 근래에 열전반도체를 이용한 에어컨 개발이 몇가지 있었으나 열전반도체의 일측에서 필연적으로 방출되는 고온부분의 열을 효과적으로 냉각시키지 못하였으므로 반대측에서 생성되는 낮은 온도를 지속적으로 유도하는데 한계가 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 심각한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 환경친화적 물질인 열전반도체를 이용함으로써 부피가 작고 가벼우며 사용 수명은 열전반도체의 종류에 따라 다소 차이가 있지만 하루에 10시간씩 사용할때 27~50 년간 사용이 가능한 영구적인 에어컨을 제공함과 동시에 에너지 소비를 감소시키고 또한 냉매가스 생산을 감소시킴으로 이를 생산하는데서 부수적으로 발생하는 대기오염 물질을 감소시킬 수 있는 열전반도체를 이용한 에어컨을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은 일정한 직류전원을 인가하는 직류전원부와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체, 상기 열전반도체의 일측에 설치되는 저온발생부 및 상기 열전반도체의 발열에 의한 고온을 냉각시키도록 그 타측에 설치되는 고온발생부로 이루어진 열전냉각부와; 상기 열전냉각부의 일측에 설치되는 송풍기와; 상기 고온발생부에 순환펌프에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수탱크와; 상기 냉각수탱크에 저장되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터, 라디에이터 냉각팬 및 상기 라디에이터로 유입된 고온의 냉각수를 냉각시키는 안개발생기로 이루어진 기화열 흡수 냉각장치와; 상기 라디에이터 냉각팬에 의해 발생되는 고온다습한 공기를 외부로 방출시키는 단열재 배기관(coaxial tube); 및 상기 열전냉각부에 연결되어 운전을 온/오프 하는 컨트롤러를 포함한 열전반도체를 이용한 에어컨에 의해 달성된다.
이하, 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 구성을 개략적으로 보인 평면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 구성을 개략적으로 보인 측면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 저온발생부와 고온발생부의 제 1실시 예를 보인 내부 구조도이며, 도 4는 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 저온발생부와 고온발생부의 제 2실시 예를 보인 내부 구조도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와같이, 본 발명의 열전반도체를 이용한 에어컨은 일정하고 니플(Nipple)이 거의없는 안정된 직류전원을 인가하는 직류전원부(10)와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체(20), 상기 열전반도체(20)의 일측에 설치되는 저온발생부(30) 및 상기 열전반도체(20)의 발열에 의한 고온을 냉각시키도록 그 타측에 설치되는 고온발생부(40)로 이루어진 열전냉각부와; 상기 열전냉각부의 일측에 설치되는 송풍기(50)와; 상기 고온발생부(40)에 순환펌프(200)에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수탱크(60)와; 상기 냉각수탱크에 저장되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(70), 라디에이터 냉각팬(80) 및 상기 라디에이터로 유입된 고온의 냉각수를 냉각시키는 안개발생기(38a)로 이루어진 기화열 흡수 냉각장치와; 상기 냉각수탱크에서 순환펌프를 거쳐 고온발생부로 냉각수가 유입되는 적어도 하나의 냉각수 유입관(40a)과 상기 고온발생부에서 더워진 냉각수가 상기 라디에이터로 유출되는 적어도 하나의 냉각수 유출관(40b)으로 된 배관과; 상기 라디에이터 냉각팬(80)에 의해 발생되는 고온다습한 공기를 외부로 방출시키는 단열재 배기관(90); 및 상기 열전냉각부에 연결되어 운전을 온/오프 하는 컨트롤러(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단열재 배기관(90) 둘레에는 상기 라디에이터 냉각팬(80)에 의해 발생되는 고온다습한 공기의 외부 방출시 유체역학적인 공기의 흐름에 의하여 상기 고온다습한 공기보다 상대적으로 온도가 낮은 외부 공기가 자연적으로 유입되는 외기 흡입구(71)가 형성되어 있다.
상기 외기 흡입구(71)로 유입된 외부의 온도가 낮으면서 습도가 많은 공기는 에어컨 내부의 고온발생부(40), 냉각수탱크(60), 순환펌프(200), 라디에이터(70), 직류전원부(10), 컨트롤러(100)등 발열부의 온도를 낮추어 줄때 기화열을 흡열하므로 저온발생부(30)의 냉각효과를 더욱 더 극대화한다.
상기 컨트롤러(100)는 상기 송풍기(50)의 회전속도에 의해 토출되는 풍량을 단계적으로 조절하기 위한 풍량 조절스위치(미도시)와; 상기 열전냉각부를 온/오프하는 구동스위치(미도시)와; 상기 안개발생기(38a)를 동작시키는 동작 조절스위치(미도시)와; 상기 직류전원부(10)의 (+)와 (-) 극성을 바꾸어 전류의 방향을 바꾸는 전환스위치(미도시)로 구성된다.
상기 열전냉각부의 열전반도체(20)는 일측은 열을 흡수하고 다른 일측은 열을 방출하는 성질을 갖으며, 엔(N)형 소자와 피(P)형 소자가 순차적으로 교차되어 형성된다.
상기 전환스위치에 의해 본 발명의 에어컨이 냉풍기 및 온풍기로 전환 사용될 수 있는 것이다.
상기 저온발생부(30)는 일정간격을 갖는 다수개의 방열판(31)과 상기 방열판 사이에 설치된 방열핀(32)과; 상기 열전반도체(20)의 일측에 접촉 설치되어 상기 방열판(31)과 방열핀(32)에서 전도되는 열과 외기의 고온다습한 공기로부터 더운 열을 흡수하는 알루미늄 요철부(33)와; 상기 송풍기(50)에 의해 고온다습한 공기가 송풍되어 유입되는 공기 유입구(34)와; 상기 유입된 공기가 상기 방열판과 방열핀에 의해 냉각되어 외부로 방출되는 공기 유출구(35); 및 상기 방열판과 방열핀이 내설되며 연결마운트(33a)에 의해 상기 요철부가 설치되는 베크라이트 재질의 저온의 바람이 통과되는 튜브(36)로 구성되어 직사각형 직육면체 모양으로 형성된 것이다.
상기 다수개의 방열판(32)이 일정간격으로 형성됨에 따라 상기 간격에서 찬 공기와 더운 공기가 와류현상을 일으켜 골고루 섞이게 되고, 상기 알루미늄 요철부에 의해 상기 방열판과 방열핀이 최대한 빠른 속도로 온도를 흡수할 수 있는 것이다.
그리고 상기 저온발생부(30)에는 상기 방열판과 방열핀에 부딪혀 냉각되는 액화된 응결수를 외부로 추출하는 응결수 배출구(37)와; 상기 응결수가 저장되는 응결수 탱크(38); 및 상기 응결수 배출구와 응결수 탱크에 연결되되, 상기 냉각수탱크(60)를 통과하여 연결되는 동파이프로 된 응결수 유출관(39)이 더 포함된다.
상기 냉각수탱크(60)의 냉각수를 통과하는 응결수 유출관(39)은 나선형으로 형성되어 다음과 같은 작용을 한다.
즉, 상기 열전반도체(20)의 낮은 온도로 인하여 공기 중에 있는 습기가 상기 방열판과 방열핀에 부딪혀 응결됨으로써 생성 배출되는 저온(~4℃)의 응결수는 상기 응결수 유출관(39)를 통해 상기 냉각수탱크(60) 속을 나선형으로 통과하여 온도가 높은 냉각수탱크(60)의 냉각수를 식혀주고 설치 높이차이로 인해 별도의 순환 펌프 없이도 응결수 탱크(38)로 자연스럽게 흐른다.
상기 냉각수탱크(60)에 저장된 알코올 혼합물의 냉각이 극대화되도록 상기 라디에이터(70)에 상기 응결수를 미세한 물방울의 안개로 분무하기 위해서 상기 컨트롤러(100)에 의해 제어되는 상기 안개발생기(38a)가 상기 응결수 탱크(38)에 설치되어 있다.
그리고 상기 안개발생기(38a)에 의한 안개는 상기 라디에이터(70)에 일측에 접촉설치되는 안개유입실(300)로 유입된다.
상기 안개유입실(300)로 상기 안개발생기에 의해 토출되는 안개는 상기 라디에이터 냉각팬(80)에 의해 다음과 같은 작용을 한다.
즉, 상기 순환펌프(200)에 의해 상기 고온발생부(40)로 공급되는 상기 냉각수탱크(60)의 냉각수를 상기 라디에이터 냉각팬(80)에 의해 공랭식으로 온도를 낮춤에 따라 계속적으로 고온발생부(40)의 열을 제한된 냉각수와 라디에이터 냉각팬(80)으로 낮추는 데에는 한계가 있지만, 상기 냉각수탱크(60)의 냉각수를 식혀준 응결수를 상기 안개발생기(38a)에 의해 미세한 물방울의 안개로 형성하여 상기 안개유입실(300)로 토출하여 상기 라디에이터 냉각팬(80)이 흡입되게 함으로써 라디에이터(70)내에서 쉽게 기화되어 기화열 흡수(539cal/g)를 하여 냉각의 효과를 높여준다.
이처럼 응결수에 의한 수냉식, 라디에이터 냉각팬(80)에 의한 공랭식 그리고 안개발생기(38a)에 의한 기화열 흡수법을 종합적으로 이용함으로써 상기 라디에이터(70)에서 냉각수탱크(60)의 냉각수의 많은 열이 짧은 시간 내에 흡수되어 다시 냉각수탱크(60)로 유입됨에 따라 고온발생부(40)의 냉각효과가 극대화된다.
도 3에 도시한 상기 고온발생부(40)의 제 1실시 예는 상기 열전반도체(20)의 타측에 접촉 설치되는 열전도부(41a : Thermal Bridge)에 일체로 형성되어 내측에 설치되는 제 1냉각핀(41)과; 상기 제 1냉각핀과 접촉되어 외측에 설치되는 제 2냉각핀(42)과; 상기 제 1냉각핀으로 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입관(40a)에 대향형성되는 5개의 냉각수 유입수로(43); 및 상기 냉각수를 유출시키는 냉각수 유출관(40b)에 대향형성되는 2개의 냉각수 유출수로(44)로 구성된다.
상기 열전도부(41a)는 열전반도체(20)의 열이 보다 쉽게 상기 제 1냉각핀(41)으로 전달되도록 다리역할(Thermal bridge)을 한다.
상기 저온발생부(30)의 베크라이트 재질의 튜브(36)는 외부의 더운 공기를 차단해주는 단열재 역할을 함과 동시에 상기 저온발생부(30)에서 생성되는 저온의 바람, 즉 차가운 공기를 실내로 보내주는 통로 역할을 함과 동시에 저온발생부(30)와 고온발생부(40)를 결합해주는 틀 역할을 한다.
그리고 상기 저온발생부(30)와 고온발생부(40)는 밴드 클램프(미도시)에 의해 일체로 고정된다.
도 4에 도시된 상기 고온발생부(40)의 제 2실시 예는 상기 열전반도체(20)의 타측에 접촉 설치되는 열전도부(41a)에 일체로 형성되어 내측에 설치되는 냉각핀(45)과; 상기 냉각핀으로 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입관(40a)에 대향형성되는 3개의 냉각수 유입수로(43); 및 상기 냉각수를 유출시키는 냉각수 유출관(40b)에 대향형성되는 4개의 냉각수 유출수로(44)로 구성된다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2실시예의 저온발생부(30)와 고온발생부(40)는 대향된 한쌍의 저온발생부(30)와 상기 저온발생부(30) 양측에 상기 고온발생부(40)를 설치하여 구성된 것이다.
즉, 열전반도체(20)가 튜브(400)의 양측에 노출되게 한쌍의 저온발생부(30)를 상기 튜브(400)에 설치하고, 상기 저온발생부(30) 양측에 노출된 열전반도체(20)에 고온발생부(40)를 접촉설치하여 구성된 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열전반도체(20)를 이용한 에어컨의 작용을 설명하면 다음과 같다.
사용자가 실내의 온도를 저하시키기 위하여 상기 컨트롤러(100)의 구동스위치를 조작하면 본 발명의 에어컨이 가동되면서 상기 열전반도체(20)에 직류전원부(10)로부터 직류전원이 공급되어 상기 열전반도체(20)는 상기 직류전원에 의해 일측에서는 주위의 열을 흡수하고, 타측에서는 흡수된 열을 방출하게 된다. 상기 흡수된 열은 저온발생부(30)로 전달되고, 상기 방출된 열은 고온발생부(40)로 전달된다.
상기 저온발생부(30)의 일측에 설치된 송풍기(50)에 의해 발생되는 공기가 상기 저온발생부(30)의 공기유입구(34)로 공급되고, 유입된 공기는 방열판(31), 방열핀(32), 알루미늄 요철부(33)에 부딪혀 냉각되며, 냉각된 공기는 공기유출구(35)를 통해 외부(실내)로 방출된다.
상기와 같이 공기가 냉각됨과 동시에 공기 중에 있는 습기가 상기 방열판과 방열핀에 부딪혀 응결 흡착됨으로써 생성 배출되는 저온(~4℃)의 응결수가 응결수 배출구(37)를 통해 상기 응결수 유출관(39)으로 유출되어 상기 냉각수탱크(60) 속을 나선형으로 돌면서 통과하여 냉각수탱크(60)의 냉각수에 그 저온을 전달하고, 별도의 순환 펌프 없이 설치 높이 차이에 의해 안개발생기(38a)가 설치된 응결수 물탱크(38)로 자연스럽게 이동된다.
이에 따라 상기 안개발생기는 응결수를 안개 유입실(300)로 안개로 방출하고, 방출된 안개는 라디에이터 냉각팬(80)에 의해 라디에이터 표면에서 기화되어 기화열(539cal/g) 흡수로 인하여 라디에이터의 온도가 급격하게 내려가므로 냉각수의 온도가 강하되는 결과가 된다.
그리고 상기 순환펌프(200)에 의해 냉각수탱크(60)의 냉각수가 냉각수 유입관(40a)을 거쳐서 고온발생부(40)로 유입되어 열전도부(41a)를 통해 제 1,2냉각핀(41)(42)에 전달된 열을 흡수한 후에 냉각수 유출관(40b)을 거쳐서 상기 라디에이터(70)로 유입되고, 라디에이터(70)의 냉각팬(80)에 의해 상기 냉각수의 열이 고온다습한 공기가 되어 단열재 배기관(90)을 통해 외부(실외)로 방출되면서 다시 냉각수탱크(60)로 유입되어 순환된다.
이처럼 응결수, 라디에이터 냉각팬(80), 안개발생기(38a)에 의해 냉각수탱크(60)의 냉각수를 효과적으로 빨리 냉각시킴으로써 고온발생부(40)의 냉각이 지속적으로 신속하게 이루어진다.
이때, 상기 단열재 배기관(90) 둘레에 형성된 외기 흡입구(71)로 유체역학적인 공기의 흐름에 의하여 상기 고온다습한 공기보다 상대적으로 온도가 낮으면서 습도가 많은 외부 공기가 자연적으로 유입되어 에어컨 내부의 고온발생부(40), 냉각수탱크(60), 순환펌프(200), 라디에이터(70), 직류전원부(10), 컨트롤러(100)등 발열부의 온도를 낮추어 줄때 외부의 습도가 자동적으로 기화되어 온도를 보다도 효과적으로 강하시켜 준다.
그리고 도 4의 제 2실시예는 도시된 바와 같이, 열전반도체(20)가 튜브(400)의 양측에 노출되게 한쌍의 저온발생부(30)를 상기 튜브(400)에 설치하고, 상기 저온발생부(30) 양측에 노출된 열전반도체(20)에 고온발생부(40)를 접촉설치하여 구성된 것으로, 상기 열전반도체(20)의 상부로 냉각수가 3개의 냉각수 유입수로(43)를 통해 유입되게 하여 1차적으로 냉각핀(45)을 통해 열전반도체(20)의 열을 흡수하고, 2차적으로 상기 열전반도체(20)를 피해 그 둘레 4개의 냉각수 유출수로(44)를 통해 열을 많이 흡수한 냉각수가 유출되게 함으로써 열전냉각부의 냉각효과를 최대로 할 수 있다.
이렇게 저온발생부(30)와 고온발생부(40)를 한쌍으로 구성함으로써 저온발생부(30)의 단위시간당 배출되는 냉각공기량이 증가되어 냉각효과를 더욱 극대화할 수 있고, 신속하게 냉각풍을 실내로 배출하므로써 송풍기(50)에 무리(열이 발생하지 않음)를 주지 않으며, 안정적으로 오랜 시간 사용이 가능한 장점이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 열전반도체를 이용한 에어컨에 의해 에어컨이 소형, 경량화 및 영구적(27년 이상 사용)으로 사용할 수 있고, 또한 급변하는 반도체의 발전으로 효율과 성능도 함께 향상되므로 냉매가스에 의한 방법보다도 비교할 수 없을 정도로 높은 효율을 갖는 가정용 및 오피스텔용 에어컨 제작이 가능하며 적은 에너지로 작동이 가능하고, 또한 직류전원부(10)의 전류방향만 바꾸어주면 냉/난방용으로 사용이 가능하다.
그러므로 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 지구 오존층에 유해한 냉매가스를 사용하지 않으므로 환경피해를 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있고, 열전반도체는 영구적으로 사용이 가능하므로 열전반도체만 계속적으로 재활용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 구성을 개략적으로 보인 평면도이고,
도 2는 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 구성을 개략적으로 보인 측면도이고,
도 3은 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 저온발생부와 고온발생부의 제 1실시 예를 보인 내부 구조도이며,
도 4는 본 발명에 의한 열전반도체를 이용한 에어컨의 저온발생부와 고온발생부의 제 2실시 예를 보인 내부 구조도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 직류전원부 20 : 열전반도체
30 : 저온발생부 31 : 방열판
32 : 방열핀 33 : 요철부
34 : 공기유입구 35 : 공기유출구
36,400 : 튜브 37 : 응결수 배출구
38 : 응결수탱크 38a : 안개발생기
39 : 응결수 유출관 40 : 고온발생부
40a : 냉각수 유입관 40b : 냉각수 유출관
41 : 제 1냉각핀 41a : 열전도부(Thermal Bridge)
42 : 제 2냉각핀 43 : 냉각수 유입수로
44 : 냉각수 유출수로 45 : 냉각핀
50 : 송풍기 60 : 냉각수탱크
70 : 라디에이터 71 : 외기 흡입구
80 : 라디에이터 냉각팬 90 : 배기관
100 : 컨트롤러 200 : 순환펌프
300 : 안개 유입실

Claims (12)

  1. 일정한 직류전원을 인가하는 직류전원부와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체, 상기 열전반도체의 일측에 설치되는 저온발생부 및 상기 열전반도체의 발열에 의한 고온을 냉각시키도록 그 타측에 설치되는 고온발생부로 이루어진 열전냉각부와; 상기 열전냉각부의 일측에 설치되는 송풍기와; 상기 고온발생부에 순환펌프에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수탱크와; 상기 냉각수탱크에 저장되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터, 라디에이터 냉각팬 및 상기 라디에이터로 유입된 고온의 냉각수를 냉각시키는 안개발생기로 이루어진 기화열 흡수 냉각장치와; 상기 라디에이터 냉각팬에 의해 발생되는 고온다습한 공기를 외부로 방출시키는 배기관과; 상기 열전냉각부를 구동시키는 컨트롤러를 포함한 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배기관 둘레에 형성되어 상기 고온다습한 공기의 외부 방출시 외부 공기가 유입되는 외기 흡입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수는 적어도 하나의 냉각수 유입관에 의해 고온발생부에 공급되고, 적어도 하나의 냉각수 유출관에 의해 라디에이터에 공급되는 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 송풍기의 회전속도에 의해 토출되는 풍량을 단계적으로 조절하기 위한 풍량 조절스위치와; 상기 열전냉각부를 온/오프하는 구동스위치와; 상기 안개발생기를 동작시키는 동작 조절스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 컨트롤러에 상기 직류전원부의 전류의 방향을 바꾸는 전환스위치를 더 포함한 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 저온발생부는 일정간격을 갖는 다수개의 방열판과 상기 방열판 사이에 설치된 방열핀과; 상기 열전반도체의 일측에 접촉설치되어 상기 방열판과 방열핀에서 전도되는 열과 외기의 고온다습한 공기로부터 더운 열을 흡수하는 요철부와; 상기 송풍기에 의해 고온다습한 공기가 송풍되어 유입되는 공기유입구와; 상기 유입된 공기가 상기 방열판과 방열핀에 의해 냉각되어 외부로 방출되는 공기유출구; 및 상기 방열판과 방열핀이 내설되며 연결마운트에 의해 상기 요철부가 설치되는 통풍 튜브로 구성된 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 저온발생부에 방열판과 방열핀에 부딪혀 냉각되는 액화된 응결수를 외부로 추출하는 응결수 배출구와; 상기 응결수가 저장되는 응결수 탱크; 및 상기 응결수 배출구와 응결수 탱크에 연결되되,상기 냉각수탱크를 통과하여 연결되는 응결수 유출관이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 냉각수 탱크를 통과하는 응결수 유출관은 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  9. 제 1항 또는 7항에 있어서, 상기 안개발생기는 상기 저온발생부와 응결수 유출관에 의해 연결된 응결수 탱크내에 설치되어 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 안개발생기에 의해 안개가 유입되는 안개 유입실을 상기 라디에이터에 일측에 접촉설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 고온발생부는 상기 열전반도체의 타측에 접촉설치되는 열전도부에 일체로 형성되어 내측에 설치되는 제 1냉각핀과; 상기 제 1냉각핀과 접촉되어 외측에 설치되는 제 2냉각핀과; 상기 제 1냉각핀으로 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입관에 대향형성되는 복수개의 냉각수 유입수로; 및 상기 냉각수를 유출시키는 냉각수 유출관에 대향형성되는 복수개의 냉각수 유출수로로 구성된 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 고온발생부는 상기 열전반도체의 타측에 접촉설치되는 열전도부에 일체로 형성되어 내측에 설치되는 냉각핀과; 상기 냉각핀으로 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입관에 대향형성되는 복수개의 냉각수 유입수로; 및 상기 냉각수를 유출시키는 냉각수 유출관에 대향형성되는 복수개의 냉각수 유출수로로 구성된 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 에어컨.
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