KR20090016059A - 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치 - Google Patents

태양광과 열전소자를 이용한 난방장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광을 에너지원으로 하여 발생된 전압으로 열전소자를 동작시켜 발생되는 열을 이용하여 난방수를 가열할 수 있도록 하여 별도의 외부전원의 공급이 없어도 난방기능을 할수 있는 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 열전소자를 구동시키는 에너지원으로서 태양광을 이용할수 있어 전력공급이 불가능한 지역에서도 난방수를 공급받을 수 있으며 화석연료를 사용치 않아 환경오염을 줄일 수 있고 태양광을 이용 적정 온도의 난방수를 지속적으로 공급받아 사용가능함으로서 난방비용을 절감하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태양광을 이용하여 열전소자(10)의 동작전압을 공급하는 태양전지판 모듈(20)과, 상기 태양광모듈에서 발생된 전기에너지를 충전하는 배터리(30)와, 상기 열전소자(10)의 하측에는 열전소자의 발열부와 열교환되어지는 열교환관(40)과, 열교환된 온수가 순환되어 보관되는 온수탱크(50)와, 상기 온수탱크내에는 온수탱크내의 온수온도값을 감지하는 온도세서(60)와, 상기 온수탱크내부로 상수를 급수하는 급수관(70)과, 상기 온수탱크(50)내에 설치되어 급수량을 감지하는 수위센서(80)와, 급수관에 설치되어 온수탱크(50)내의 수위가 일정수위 이하로 내려갈 경우 급수를 할 수 있도록 개/폐동작을 하는 전자밸브(90)와, 제어부(100) 판넬에는 온수 온도를 설절할 수 있는 온수온도설정부(101)와, 상기 온수온도 설절값과 온도센서(60)가 검출한 온수온도값을 비교하여 펌프(110)의 구동을 중지시키도록 펌프구동부(111)로 제어신호를 발생함과 아울러 열전소자(10)의 구동을 제어하도록 열전소자구동 스위칭부(11)로 제어신호를 발생시키는 제어부(100)로 이루어진다.
열전소자, 온수탱크, 펠티어효과, 태양광

Description

태양광과 열전소자를 이용한 난방장치{A HEATING APPARATUS USING SOLARBEAM AND THERMOELEMENT}
본 발명은 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광을 에너지원으로 하여 발생된 전압으로 열전소자를 동작시켜 발생되는 열을 이용하여 난방수를 가열할 수 있도록 하여 별도의 외부전원의 공급이 없어도 난방기능을 할수 있는 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치에 관한 것이다.
일반적으로 펠티어(Peltier) 효과라고 하는 것은 전자공학분야나 재료공학분야에서 다루어지는 접합에 따른 전기적 성질의 하나에 해당하는 것으로서, 서로 다른 두 가지 물질들간의 접합을 거쳐 전류가 유동할 때 발생하는 열의 방출과 흡수로 이루어지며, 전류가 어떤 한 방향으로 유동할 때 열이 발생된다면 전류가 그와 반대방향으로 유동할 경우 열을 흡수한다는 의미에서 이러한 펠티어 효과는 가역적이라 할 수 있다.
상기와 같은 펠티어 효과를 적용시킨 가장 대표적인 예로는 N형 반도체소자와 P형 반도체소자를 금속판에 의하여 연결시킨 펠티어소자로서, 이와 같은 펠티어소자에 전원을 공급하게 되면, 제 1 접촉금속판을 통하여 N형 반도체소자로 전류가 전달된 다음 연결금속판과 P형 반도체소자를 통하여 제 2 접촉금속판으로 전류가 흐르게 되므로서, 제 1 및 제 2 접촉금속판에서는 발열현상이 발생하고 연결금속판에서는 흡열현상이 발생하게 된다.
그러나, 상기와 같은 펠티어소자는 그 흡열부의 냉각성능이 발열부의 온도에 따라 좌우되기 때문에 발열부측의 온도를 적정수준으로 낮추어 주지 못할 경우에는 펠티어소자의 효율이 떨어져 냉각장치 등에 적용 사용하기에는 다소간의 문제점이 있어온 것이 사실이다.
기존의 냉각장치로는 펠티어소자의 발열부 온도를 적정수준으로 낮추어 주기가 어려울 뿐만 아니라 펠티어소자의 작동이 정지될 경우 발생하는 장치의 고장 등으로 인하여 펠티어소자를 적용시킬 수 있는 범위가 화장품이나 의약품 저장에 사용되는 소형 냉장장치 또는 휴대용 냉장고와 같은 분야에 한정되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 펠티어소자가 가지는 각종 장점을 다소 높은 냉각성능이 요구되는 냉동장치나 공기조화장치에 제대로 적용시키지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 열전소자의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 이를 이용하여 급수된 난방수를 적정 온도로 가열하여 난방수로 사용할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태양광을 이용하여 열전소자(10)의 동작전압을 공급하는 태양전지판 모듈(20)과, 상기 태양광모듈에서 발생된 전기에너지를 충전하는 배터리(30)와, 상기 열전소자(10)의 하측에는 열전소자의 발열부와 열교환되어지는 열교환관(40)과, 열교환된 온수가 순환되어 보관되는 온수탱크(50)와, 상기 온수탱크내에는 온수탱크내의 온수온도값을 감지하는 온도센서(60)와, 상기 온수탱크내부로 상수를 급수하는 급수관(70)과, 상기 온수탱크(50)내에 설치되어 급수량을 감지하는 수위센서(80)와, 급수관에 설치되어 온수탱크(50)내의 수위가 일정수위 이하로 내려갈 경우 급수를 할 수 있도록 개/폐동작을 하는 전자밸브(90)와, 제어부(100) 판넬에는 온수 온도를 설정할 수 있는 온수온도설정부(101)와, 상기 온수 온도 설정값과 온도센서(60)가 검출한 온수 온도값을 비교하여 펌프(110)의 구동을 중지시키도록 펌프구동부(111)로 제어신호를 발생함과 아울러 열전소자(10)의 구동을 제어하도록 열전소자구동 스위칭부(11)로 제어신호를 발생시키는 제어부(100)로 이루어 진다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 열전소자를 구동시키는 에너지원으로서 태양광을 이용할 수 있어 전력공급이 불가능한 지역에서도 난방수를 공급받을 수 있으며 화석연료를 사용치 않아 환경오염을 줄일 수 있고 태양광을 이용 적정 온도의 난방수를 지속적으로 공급받아 사용가능함으로서 난방비용이 절감되는 효과를 지니고 있다.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제어블럭도이다.
상기 도면에 도시된 바와같이, 태양광을 이용하여 열전소자(10)의 동작전압을 공급하는 태양광 모듈(20)이 구비되고, 상기 태양광모듈에서 발생된 전기에너지를 충전하는 배터리(30)가 구비된다.
상기 열전소자(10)의 하측에는 열전소자의 발열부와 열교환되어지도록 열교환관(40)이 구비되고 열교환된 온수가 순환되어 보관되는 온수탱크(50)가 구비되어 있다.
상기 온수탱크내에는 온수탱크내의 온수온도값을 감지하는 온도센서(60)가 설치되어 있고 상기 온수탱크내부로 상수를 급수하는 급수관(70)이 연결되어 있다.
상기 온수탱크(50)에는 급수량을 감지하는 수위센서(80)가 구비되어 있고 급수관에는 온수탱크(50)내의 수위가 일정수위 이하로 내려갈 경우 급수를 할 수 있도록 전자밸브(90)가 구성되어 있다.
또한, 제어부(100) 판넬에는 온수 온도를 설정할 수 있는 온수온도설정부(101)가 구비되어 있고 상기 온수온도 설정값과 온도센서(60)가 검출한 온수온도값을 비교하여 펌프(110)의 구동을 중지시키도록 펌프구동부(111)로 제어신호를 발생함과 아울러 열전소자(10)의 구동을 제어하는 열전소자구동 스위칭부(11)가 구비된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
태양광을 입사 받아 태양광모듈(20)에서 전기에너지가 발생되고 발생된 전기에너지는 배터리(30)에 충전되어진다.
열전소자(10)가 배터리(30)로 부터 직류전압을 공급받아 동작되면 열전소자(10)의 하측부(양극)에서 발열현상이 발생되어 열교환관(40)내로 급수된 물이 데워지게 되고 가열된 물은 펌프(110)에 의해 순환되어 온수탱크(50)로 공급되어진다.
이와같은 동작은 제어판넬의 온수온도설정부의 조작에 따른 설정값에 도달할대까지 열전소자 및 펌프(110)로 전원이 공급되어진다.
만일, 설정 온도값에 이르게 되면 제어부(100)가 이를 판단하여 열전소자 구도동 스위칭부(11)및 펌프구동부(111)로 제어신호를 발생시켜 펌프의 구동 및 열전소자의 동작을 중지시키게 된다.
한편, 온수탱크(50)내로 급수되는 물은 수위센서(80)를 통해 온수탱크내의 수위를 검출하여 적정 수위에 이르게 되면 제어부(100)가 전자밸브(90)로 제어신호 를 발생 급수를 중지시키고 반대로 일정 수위 이하의 경우에는 전자밸브를 개방시켜 온수탱크내로 급수가 이루어지도록 한다.
이와같이 급수된 물이 열전소자의 동작으로 데워지면 온수관(120)를 통해 외부로 공급되어 난방수로 활용되어진다.
도 1은 본 발명의 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 제어블럭도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10: 열전소자 20: 태양광 모듈
30: 배터리 40: 열교환관
50: 온수탱크 60: 온도센서
70: 급수관 80: 수위센서
90: 전자밸브 100: 제어부
101: 온수온도설정부 110: 펌프(110)

Claims (1)

  1. 태양광을 이용하여 열전소자(10)의 동작전압을 공급하는 태양전지판 모듈(20)과, 상기 태양광모듈에서 발생된 전기에너지를 충전하는 배터리(30)와, 상기 열전소자(10)의 하측에는 열전소자의 발열부와 열교환되어지는 열교환관(40)과, 열교환된 온수가 순환되어 보관되는 온수탱크(50)와, 상기 온수탱크내에는 온수탱크내의 온수온도값을 감지하는 온도센서(60)와, 상기 온수탱크내부로 상수를 급수하는 급수관(70)과, 상기 온수탱크(50)내에 설치되어 급수량을 감지하는 수위센서(80)와, 급수관에 설치되어 온수탱크(50)내의 수위가 일정수위 이하로 내려갈 경우 급수를 할 수 있도록 개/폐동작을 하는 전자밸브(90)와, 제어부(100) 판넬에는 온수 온도를 설정할 수 있는 온수온도설정부(101)와, 상기 온수온도 설정값과 온도센서(60)가 검출한 온수온도값을 비교하여 펌프(110)의 구동을 중지시키도록 펌프구동부(111)로 제어신호를 발생함과 아울러 열전소자(10)의 구동을 제어하도록 열전소자구동 스위칭부(11)로 제어신호를 발생시키는 제어부(100)로 이루어지는 태양광과 열전소자를 이용한 난방장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200453725Y1 (ko) * 2010-01-12 2011-05-24 강영진 저전력 엘이디 발열체 및 저항 발열체를 이용한 온수공급장치
DE102017114961A1 (de) * 2017-07-05 2019-01-10 Rehau Ag + Co Verfahren zur Ansteuerung eines thermoelektrischen 2-Punkt-Antriebs eines Ventils eines Heizungs- und/oder Kühlungssystems

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