KR20100005329U

KR20100005329U - 열전현상을 이용한 선풍기

Info

Publication number: KR20100005329U
Application number: KR2020080015228U
Authority: KR
Inventors: 엄인철
Original assignee: 주식회사 노비타
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-05-25

Abstract

본 고안의 열전현상을 이용한 선풍기는, 선풍기에 있어서, 전방이 개방된 원통 형상의 전면커버와, 상기 전면커버의 후방에 형성된 후면커버와, 상기 후면커버의 후방으로 연장되어 내부에 구동모터가 삽입되는 모터커버가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되어 냉매를 순환시키는 복수의 냉각탱크; 상기 냉각탱크의 전방에 밀착되게 각각 배치되는 히트싱크; 상기 히트싱크 전방에 각각 배치되어 공급되는 전원에 의한 열전현상으로 냉기를 공급하는 복수의 열전소자; 상기 열전소자의 전방에 배치되는 냉각판; 상기 냉각판의 전방에서 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하는 팬; 및 상기 팬의 전방에 배치되며 상기 하우징의 전방에 분리되도록 부착되는 안전망;을 포함한다.

선풍기, 냉풍기, 열전소자, 펠티에, feltier

Description

열전현상을 이용한 선풍기{Electric fan that use series of biographies phenomenon}

본 고안은 냉풍기에 관한 것으로, 특히 열전소자를 이용하여 냉매교환 없이 연속적으로 냉풍을 제공할 수 있는 열전현상을 이용한 선풍기에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 현재 판매되고 있는 냉풍기(1)는 냉매를 뒤에 장착하여 얼음이나 냉동된 냉매를 사용하여 시원한 바람을 얻었으나, 사용 중 빠르게 얼음이 녹거나 냉동된 냉매가 해동되면 냉풍효과가 빨리 없어지며 사용한 냉매를 냉동시키고 다시 교환하여 사용해야하는 번거로움이 있다.

또한, 얼음과 냉동된 냉매의 해동으로 물이 생기게 되어 물때나 이끼 등이 생겨 위생상으로 문제점이 있어 부품 청소를 자주 해야하는 번거로움이 있었다.

한편, 펠티에 효과(feltier Effect)를 이용한 냉풍장치들이 있는데, 이에 관해서는 공개번호 1999-0040082에 개시된 바 있다.

상기 종래기술은, 반도체 소자의 펠티에 효과를 이용한 냉각장치가 장착된 라디에이터에서 물 혹은 기타의 액체를 순환시켜 냉각된 주변공기를 선풍기의 팬 혹은 송풍장치를 이용하여 순환시킴으로써, 더욱 시원한 바람을 일으켜서 주변의 공기를 시원하게 하는 기술에 관한 것이다.

펠티에 효과(feltier Effect)는 기전력으로 냉각과 가열을 동시에 하는 효과로, 서로 다른 성질을 가진 두 개의 금속(P형 반도체, N형 반도체)으로 전기회로를 만들고, 여기에 직류를 흘려주면 두 금속의 접합점에서 한쪽은 열이 발생하고, 다른 쪽은 열을 빼앗긴다는 현상으로 냉각하는 방식이다.

그러나 상기 종래기술은, 라디에이터에 장착된 냉각 파이프를 팬으로 강제 순환시켜 냉풍을 발산시키는 단순한 동작은 이룰 수 있으나, 냉풍의 이동 과정 중에 냉기가 손실되는 문제점이 있었다. 또한, 팬을 회전시키기 위한 구동부의 열이 바로 방출되지 못하기 때문에 냉기의 손실을 더욱 가중시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열전소자에 의한 펠티어 효과(Peltier Effect)를 이용하여 팬의 회전 운동으로 냉풍을 발생시킴으로써, 냉매교환 없이 차가운 바람을 연속적으로 발생시킬 수 있고, 냉기 손실이 적어 냉각성능이 뛰어난 열전현상을 이용한 선풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 선풍기에 있어서, 전방이 개방된 원통 형상의 전면커버와, 상기 전면커버의 후방에 형성된 후면커버와, 상기 후면커버의 후방으로 연장되어 내부에 구동모터가 삽입되는 모터커버가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되어 냉매를 순환시키는 복수의 냉각탱크; 상기 냉각탱크의 전방에 밀착되게 각각 배치되는 히트싱크; 상기 히트싱크 전방에 각각 배치되어 공급되는 전원에 의한 열전현상으로 냉기를 공급하는 복수의 열전소자; 상기 열전소자의 전방에 배치되는 냉각판; 상기 냉각판의 전방에서 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하는 팬; 및 상기 팬의 전방에 배치되며 상기 하우징의 전방에 분리되도록 부착되는 안전망;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 후면커버는 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형상인 것이 바람직하다.

그리고 상기 후면커버의 연장되는 원주 면에는 관통된 다수의 열기배출공을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열기배출공은 상기 후면커버의 후면 중앙을 중심으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉각탱크는 상기 히트싱크의 후방에 밀착 배치되는 냉각판; 및 상기 냉각판의 후면에 냉매를 순환시키기 위해 배치되는 냉매관;을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 후면커버와 냉각탱크 사이에는 상기 구동모터의 회전축에 연결되어 회전에 의해 내부에서 발생한 열을 배출하는 보조팬을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 열전소자의 전방에는 상기 열전소자가 통과될 수 있도록 복수의 소자통과공이 형성된 단열재를 더 포함할 수 있다.

더불어, 상기 냉각판의 후방에 배치되며 전면에는 상기 열전소자와 동일위치에서 전방으로 돌출 형성되어 냉기를 전달하는 냉기전달핀들이 형성되고, 그 외주 테두리를 전방으로 연장형성하여 상기 냉각판의 외주 테두리를 감싸는 차폐부재를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 냉각판은 후방으로 갈수록 좁아지는 접시 형상인 것이 바람직하고, 상기 냉각판에는 원주를 따라 관통된 다수의 냉기배출공을 형성하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기. 또한, 상기 냉기배출공은 후면 중앙을 중심으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 열전소자를 이용해 냉기를 발생시킬 수 있어, 냉매교환 없이 연속적으로 냉풍을 발생시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 구동모터에서 발생하는 열기를 바로 배출함과 아울러, 냉기 손실이 적어 냉각효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안에 따른 열전현상을 이용한 선풍기의 분리사시도, 도 3은 도 2에 따른 결합사시도, 도 4는 도 2에 따른 개념도, 도 5는 도 2에 따른 열전소자를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 열전현상을 이용한 선풍기(100)는, 하우징(110), 냉각탱크(120), 히트싱크(130), 열전소자(140), 단열재(150), 차폐부재(160), 냉각판(170), 팬(180) 및 안전망(190), 보조팬(200)이 포함된다.

상기 구성들의 설명에 앞서, 본 고안은 열을 잘 통과시키지 않지만 전류를 잘 통과시키는 N형과 P형 반도체를 이용해 서로 다른 종류의 금속이나 반도체를 연결하여 직류전류를 흐르게 하면, 한쪽 접점은 고온이 되고, 다른 한쪽 접점은 저온이 되는 펠티어 효과(feltier Effect)를 이용하여 팬(180)의 회전운동으로 냉기를 배출하는 기술이다.

이하, 본 고안의 구성들을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 하우징(110)은 전방이 개방된 원통 형상의 전면커버(111)와, 상기 전면커버(111)의 후방에 형성된 후면커버(112)와, 상기 후면커버(112)의 후방으 로 연장되어 내부에 구동모터(300)가 삽입되는 모터커버(113)가 형성된다.

상기 후면커버(112)는 상기 전면커버(111)의 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형상인 것이 바람직하며, 상기 테이퍼지게 연장되는 원주 면에는 관통된 다수의 열기배출공(112a)이 형성된다. 또한, 상기 열기배출공(112a)은 상기 후면커버(112)의 후면 중앙부를 중심으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다.

이와 같은 하우징(110)은, 선풍기(100)를 스탠드형으로 설치할 경우, 하우징(110)을 지지할 수 있도록 하부에는 별도의 지지체(미도시)와, 상기 지지체의 하부에 받침부(미도시)와, 상기 받침부에 조작키 및 레버(미도시) 등이 구비될 수 있다. 물론 벽걸이형으로 설치할 경우에는 지지체 및 받침부를 후방에 형성할 수 있다.

냉각탱크(120)는 상기 하우징(110)의 내부에서 원주를 따라 복수로 배열되는 것이 바람직하다. 상기 냉각탱크(120)는 후술 될 히트싱크(130)의 후방에 밀착 배치되는 고정판(121)과, 상기 고정판(121)의 후면에 고정되어 냉매를 순환시키기 위한 냉매관(122)으로 구성된다. 상기 냉매관(122)의 냉매로는 물이 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정판(121)은 전방 양측을 전방으로 굴곡지게 돌출 형성함으로써, 후술 될 히트싱크(130)가 중앙 홈 부위에 밀착되도록 할 수 있다. 이는 히트싱트(130)의 후방에 형성된 방열 핀들의 냉기가 고정판(121)의 양측 돌출 부위에 의해 외부로 손실되지 않고 고정판(121)으로 모두 전달될 수 있도록 하기 위함이다.

여기서, 전술된 후면커버(113)와 상기 냉각탱크(120)의 냉매관(122) 사이에 는 보조팬(200)이 구비된다.

상기 보조팬(200)은 구동모터(300)의 회전축(120a)에 구비되는 것으로, 상기 구동축(120a)이 회전하면 함께 회전하여 후면커버(112)의 내부로 전달되는 구동모터(300)의 열기를 외부로 배출한다. 다시 말해 상기 후면커버(113)의 열기배출공(112a)을 통해 외부로 바로 배출시키는 기능을 한다.

이와 같은, 상기 보조팬(200)의 날개 부위는, 후방이 테이퍼진 후면커버(113)의 후방과 대응되게 터이퍼지게 형성하고, 날개를 소정 각으로 꺾어진 상태로 구비함으로써, 후면커버(113)의 내측 공간부의 열기를 용이하게 외부로 배출할 수 있는 구조를 가진다.

다음으로, 히트싱크(130)는 상기 냉각탱크(120)의 고정판(121) 전방과 밀착되는 상태로 고정되는 것으로, 히트싱크의 후방 방열 핀들이 상기 고정판의 전면에 밀착된 상태로 설치된다. 즉, 이하 설명될 열전소자(140)에서 발생 된 냉기가 상기 고정판(121)을 통해 냉매관(122)으로 용이하게 전달될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열전소자(140)는 열전효과(펠티에 효과[feltier Effect])를 일으켜 냉기를 발생시키기 위한 것으로, 상기 히트싱크(130)의 전면에 대응되는 개수로 각각 배치되는 것이 바람직하나, 더 많은 개수로 배치될 수 있다. 즉, 상기 열전소자(140)는 전원부(미도시)에서 공급되는 전원에 의해 열전현상을 일으키는 역할을 한다. 한편, 열전소자(140)의 열전 모듈의 방습처리 실링은 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 열전효과(펠티에 효과[feltier Effect])를 더욱 상세히 설명하면, 기 전력으로 냉각과 가열을 동시에 하는 효과로 서로 다른 성질을 가진 두 개의 금속(P형 반도체, N형 반도체)으로 전기회로를 만들고, 여기에 직류를 흘려준다. 이때 두 금속의 접합점에서 한쪽은 열이 발생하고 다른 쪽은 열을 빼앗긴다는 현상으로 냉각하는 효과를 이용한 것이다.

따라서, 열전효과(펠티에 효과[feltier Effect])에 의해 발생하는 냉기를 이용해 순환관(122)의 냉매를 냉각시켜 후술 될 팬(180)에 의해 전방으로 바람과 함께 냉각된 찬 공기를 배출할 수 있다.

단열재(150)에는 상기 열전소자(140)가 전방으로 통과될 수 있도록 복수의 소자통과공(150a)이 형성된다. 이와 같은 상기 단열재(150)는 하우징(110)의 내부의 칸을 분할할 수 있도록 대응되는 원판 형상을 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단열재(150)의 재질은 폴리에스테르(polyester) 등으로 제작되는 것이 바람직하며, 그 내부에는 은박으로 이루어진 단열층(150b)이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 단열층(150b)은 후방에서 전달될 수 있는 열기가 전방으로 전달되지 않도록 한다.

차폐부재(160)는 냉각판(170)의 후방에 배치되며 전면에는 상기 열전소자(140)와 동일위치에서 전방으로 돌출 형성되어 냉기를 전달하는 냉기전달용 핀들이 형성되고, 그 외주 테두리를 전방으로 연장형성하여 상기 냉각판(170)의 외주 테두리를 감싸도록 배치된다.

더 상세히 설명하면, 상기 차폐부재(160)는 하우징(110)의 내부 칸을 분할할 수 있도록 원판 형상으로 제작하되, 외부 테두리는 냉각판(170)의 외부 테두리를 감싸면서 밀착된 상태를 유지한다.

또한, 차폐부재(160)의 전면은 상기 냉각판(170)의 후면과 소정 거리를 가지도록 위치되는 반면, 상기 냉기전달핀(161)의 전방 단부는 상기 냉각판(170)의 후면과 접하는 상태로 위치되는 것이 바람직하다.

상기 냉각핀(161)의 설치 위치는, 전술된 열전소자(140)와 동일한 위치 및 개수로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 냉기 전달의 용이성을 고려해 알루미늄 등과 같이 전도성이 우수한 금속을 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.

냉각판(170)은 상기 차폐부재(160)의 전방에 밀착되도록 배치되는 것으로, 상기 냉각판(170)의 후면은, 후방으로 라운드진 접시 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각판(170)에는 원주를 따라 관통된 다수의 냉기배출공(171)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 냉기배출공(171)은 후방을 중심으로 방사형으로 배열되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 냉각판(170)의 형상은, 차폐부재(160)와 접하여 냉각 면적을 높일 수 있게 된다.

팬(180)은 상기 냉각판(170)의 전방에서 상기 구동모터(300)의 회전축에 의해 회전하는 것으로, 전방에는 안전망(190)이 위치된다. 상기 안전망(190)은 상기 팬(180)의 전방에 배치되며, 하우징(110)의 전방과 분리되도록 설치될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 열전현상을 이용한 선풍기의 작동순서를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 선풍기(100)의 전원을 온 시키면, 전방에 있는 팬(180)은 회전하게 되 며, 이때 복수로 배치된 열전소자(140)에 전원이 공급됨에 따라 각각 반대되는 성질을 가지는 P형 열전소자(140)와 N형 열전소자(140)에서 냉기가 발생하게 된다.

이때, 열전소자(140)는 후방에 배치된 히트싱크(130)로 냉기를 전달하고, 히트싱크(130)는 후방에 배치된 고정판(121)을 통해 냉매관(122)의 물을 냉각시킨다.

여기서, 상기 냉매관(122)의 냉매가 냉각되어 찬 공기를 다량으로 발생시키게 되고, 이 찬 공기를 전방의 팬(180)이 전방으로 배출될 수 있도록 전방으로 흡입하게 된다.

이때, 찬 공기는 다시 열전소자(140)를 통해 차폐부재(160)와 냉각판(170)을 통해 전방으로 배출된다. 여기서 상기 냉각판(170)은 후방으로부터 전달된 찬 공기에 의해 냉각된 상태가 지속 되며, 이에 따라 냉각판(170)의 냉기가 냉각판(170)을 통해 더 넓은 면적으로 분산되어 팬(180)을 통해 전방으로 배출된다.

또한, 냉각된 냉각판(170)의 냉기는 후방에 있는 차폐부재(160)에 의해 냉기 손실이 늦춰짐으로써 냉각 효율이 극대화될 수 있다.

결과적으로, 열전소자(140)를 이용해 냉기를 발생시킬 수 있어, 냉매교환 없이 연속적으로 냉풍을 발생시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 구동모터(300)에서 발생하는 열을 바로 배출함과 아울러, 냉기 손실이 적어 냉각효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 열전현상을 이용한 선풍기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 고안의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 냉풍기를 도시한 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 열전현상을 이용한 선풍기의 분리사시도.

도 3은 도 2에 따른 결합사시도.

도 4는 도 2에 따른 개념도.

도 5는 도 2에 따른 열전소자를 도시한 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 선풍기 110: 하우징

111: 전면커버 112: 후면커버

112a: 열기배출공 113: 모터커버

120: 냉각탱크 121: 고정판

122: 냉매관 130: 히트싱크

140: 열전소자 150: 단열재

150a: 소자통과공 150b: 단열층

160: 차폐부재 161: 냉기전달핀

170: 냉각판 171: 냉기배출공

180: 팬 190: 안전망

200: 보조팬 300: 구동모터

Claims

선풍기에 있어서,

전방이 개방된 원통 형상의 전면커버와, 상기 전면커버의 후방에 형성된 후면커버와, 상기 후면커버의 후방으로 연장되어 내부에 구동모터가 삽입되는 모터커버가 형성된 하우징;

상기 하우징의 내부에 배치되어 냉매를 순환시키는 복수의 냉각탱크;

상기 냉각탱크의 전방에 밀착되게 각각 배치되는 히트싱크;

상기 히트싱크 전방에 각각 배치되어 공급되는 전원에 의한 열전현상으로 냉기를 공급하는 복수의 열전소자;

상기 열전소자의 전방에 배치되는 냉각판;

상기 냉각판의 전방에서 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하는 팬; 및

상기 팬의 전방에 배치되며 상기 하우징의 전방에 분리되도록 부착되는 안전망;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,

상기 후면커버는 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형상인 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제2항에 있어서,

상기 후면커버의 연장되는 원주 면에는 관통된 다수의 열기배출공을 형성하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제3항에 있어서,

상기 열기배출공은 상기 후면커버의 후면 중앙을 중심으로 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,

상기 냉각탱크는 상기 히트싱크의 후방에 밀착 배치되는 냉각판; 및

상기 냉각판의 후면에 냉매를 순환시키기 위해 배치되는 냉매관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,

상기 후면커버와 냉각탱크 사이에는 상기 구동모터의 회전축에 연결되어 회전에 의해 내부에서 발생한 열을 배출하는 보조팬을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,

상기 열전소자의 전방에는 상기 열전소자가 통과될 수 있도록 복수의 소자통과공이 형성된 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍 기.
제7항에 있어서,

상기 냉각판의 후방에 배치되며 전면에는 상기 열전소자와 동일위치에서 전방으로 돌출 형성되어 냉기를 전달하는 냉기전달핀들이 형성되고, 그 외주 테두리를 전방으로 연장형성하여 상기 냉각판의 외주 테두리를 감싸는 차폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,

상기 냉각판은 후방으로 갈수록 좁아지는 접시 형상인 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제8항에 있어서,

상기 냉각판에는 원주를 따라 관통된 다수의 냉기배출공을 형성하는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.
제10항에 있어서,

상기 냉기배출공은 후면 중앙을 중심으로 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열전현상을 이용한 선풍기.