KR20100094788A - 열전소자와 초음파 진동자를 이용한 에어컨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자와 초음파 진동자를 이용한 에어컨에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 냉각탱크안에 있는 소량의 물을 냉매로 사용하여 열전소자의 흡열작용으로 냉각할 때 반대면에서 발열하는 고온의 열을 냉각수가 충진된 방열탱크로 냉각시키는 것은 물론 초음파 진동자에 의해 냉각된 물을 기화수증기로 변환시켜 라디에이터로 배출할 때 일부는 방열탱크 내부로 유입되어 냉각탱크로 순환되어 충진된 물의 온도가 상승하지 않도록 냉각하여 냉각효율을 상승시키는 것을 특징으로 한다.

냉매(Refrigerants), 관(管), 에어컨

Description

열전소자와 초음파 진동자를 이용한 에어컨{Airconditioner by a ultrasonic waves vibrator and thermoelectricelement}

본 발명은 열전소자와 초음파 진동자를 이용한 에어컨에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 냉각탱크안에 있는 소량의 물을 냉매로 사용하여 열전소자의 흡열작용으로 냉각할 때 반대면에서 발열하는 높은 열을 냉각수가 충진된 방열탱크로 냉각시키는 것은 물론 초음파 진동자에 의해 저온의 물을 기화수증기로 변환시켜 라디에이터로 배출할 때 일부는 방열탱크 내부로 유입 순환시켜 내부 온도가 상승하지 않도록 냉각하는 우수한 방열효과로 인해 열전소자의 냉각효율을 상승시키는 열전소자와 초음파를 진동자를 이용한 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운 공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 토출함으로써 실내의 온도를 적절히 조절하기 위한 것이다.

이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태의 냉매가 압축기에 의해 고온고압으로 압축되고, 압축된 고온고압 기체상태 냉매가 응축기에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변 화되고, 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시켜 송풍팬에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 온도가 조절된다.

그러나 현재 냉동사이클에서 냉매는 암모니아, 플루오르화 염화탄화수소계 냉매(프레온), 공비(共沸)혼합냉매, 염화메틸 등이 널리 사용되고 있으며, 이 중 프레온은 오존층 파괴의 주범으로 사용이 금지되고 있다.

즉, 종래의 냉매는 환경을 파괴하거나 오염시키는 물질이 대부분이기 때문에 특히 대형화를 필요로 하는 제품은 비례적으로 많은 양의 냉매 사용으로 인해 환경 오염에 대한 대처 방안이 시급하게 요청된다.

따라서 최근에는 프레온 가스를 사용하지않고 환경친화적인 물을 냉매로 사용하는 에어컨이 개발되고 있다.

상기 물을 냉매로 사용하는 에어컨은 통상적으로 일정한 직류전원을 인가하는 직류전원부와, 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전소자와, 상기 열전반도체의 일측에 설치되는 송풍기와, 순환펌프에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수탱크에 저장되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터 및 라디에이터 냉각팬 및 상기 라디에이터 냉각팬에 의해 발생하는 저온의 공기를 외부로 토출시키는 구조로 이루어진다.

그러나 상기와 같이 일부에서 개발된 열전소자를 이용한 에어컨은 물을 냉매 로 사용하기 때문에 환경친화적이나 열전소자에 직류전원부에서 (+)와 (-) 극성을 바꾸어 전류를 공급하면 전류에 의해 열의 흡수가 생기는 현상인 펠티에 효과를 이용하여 효율성이 높은 흡열작용하는데 이때 특성상 일측면은 외부온도를 흡수하는 흡열기능과 타측면은 반대로 고온의 열을 방출하는 발열작용을 하기 때문에 이를 효과적으로 방열하지 못하면 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있다.

그래서 열전소자의 일측면에 필연적으로 방출되는 고온부분의 열을 효과적으로 냉각시키지 못하였으므로 반대측에서 생성되는 낮은 온도를 지속적으로 유도하는데 한계가 있었다.

따라서, 종래의 열전소자를 이용한 에어컨에서는 발열되는 열전소자의 한쪽면에 방열판과 방열핀을 부착하여 방열하나 에어컨을 지속적으로 가동하다 보면 방열핀과 방열판에 의한 방열효율이 저하되며 상대적으로 흡수효율도 저하되어 냉각효율이 떨어지고 이로 인해 에어컨 내부온도가 상승하는 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한, 본 발명은 열전소자를 이용하여 냉각탱크의 물을 저온으로 냉각할 때 발생하는 발열작용을 기존의 방열판이나 방열핀 대신 냉각수가 충진된 방열탱크로 방열하고, 초음파 진동자에 의해 냉각탱크 내부에 냉각된 물을 기화수증기로 변환시켜 라디에이터로 배출할 때 일부는 방열탱크로 공급함으로써 방열탱크의 온도가 상승하지않도록 하여 방열효과를 극대화하는 열전소자와 초음파를 진동자를 이용한 에어컨을 제공한다.

또한, 라디에이터를 동일한 모양을 갖는 다수개의 관(管)체로 형성하여 냉각 탱크로 순환되는 기화수중기의 냉기를 냉기 토출구를 통해 신속하게 배출하고, 외부와 신속하게 열교환 할 수 있는 에어컨을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 냉매인 물을 열전소자를 통해 냉각할 때 발생하는 고온의 열을 빠르게 방열탱크를 통해 신속하게 냉각시키는 것은 물론 방열탱크의 내부 온도가 상승하지 못하도록 저온의 기화수증기를 공급하여 열전소자의 냉각효율을 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 냉각효율을 극대화시키도록 냉각탱크에서 저온의 기화수증기를 다수개의 관체로 이루어진 라디에이터로 배출하여 많은 량의 냉기를 외부로 토출할 수 있으며, 냉기를 토출한 기화수증기는 순환펌프에서 필터링하여 물과 공기로 분리한 후, 냉각탱크로 공급하면 열전소자의 흡열시간을 단축하여 냉각효율을 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 물을 냉매로 사용하기 때문에 지구 오존층에 유해한 냉매가스를 사용하지 않으므로 환경피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 에어컨을 도시해 보인 사시도 이고, 도 3은 본 발명 에어컨을 도시해 측면도이다.

본 발명 에어컨(15)은 냉각탱크(2)에 담긴 물을 열전소자(5)에 의해 냉각시키고, 이를 초음판 진동자(4)에 의해 기화수증기(14)로 변환시켜 라디에이터(11)로 배출할 때 일부는 방열탱크(3)로 배출하여 내부 온도가 상승하는 것을 방지하고, 방열탱크(3)는 발열되는 열전소자(5)의 한쪽면을 지속적으로 방열시킴으로 인해 냉각탱크(2)에 밀착되어 흡열하는 효율을 상승시키는 구조이다.

따라서 본 발명은 소정의 형상으로 일측에 냉기를 토출할 수 있는 냉기토출구(9)가 형성된 케이스(12)의 내부에는 냉각탱크(2)가 설치된다.

상기 냉각탱크(2)는 내부에 담긴 물의 수위를 탱크용량의 10% 정도만 유지하도록 공급하고, 바닥에는 순환펌프(8)와 연결되어 필터와 철망에 의해 분리된 물과 공기를 공급하는 냉각수 유입관(6)의 일측이 지그재그 형상으로 내설된다.

상기 냉각수 유입관(6)의 상면에는 열전소자(5)에 의해 냉각된 냉각수를 기화수증기(14)로 발생시켜 분무하는 초음파 진동자(4)가 설치된다.

또한, 냉각탱크(2)의 상부 일측에는 기화수증기(14)를 방열탱크(3)로 공급할 수 있도록 2개의 기화수증기 유입구(13)가 형성되고, 상기 기화수증기 유입구(13)의 상부에는 라디에이터(11)로 기화수증기(14)를 배출하도록 다수개의 기화수증기 배출구(10)를 일렬로 형성하여 분무되는 기화수증기(14)를 동시에 배출한다.

또한, 냉각탱크(2)의 하부에는 흡열작용하는 면이 부착되고, 반대면에는 발열하는 면이 위치하도록 열전소자(5)가 위치한 상태에서 도면에 미 도시되었으나 직류공급되는 전원부의 전원공급에 의해 흡열작용이 일어나 물을 냉각시킨다.

이때, 상기 열전소자(5)의 하부에는 발열되는 한쪽면을 방열시키도록 내부에 물이 가득 충진된 방열탱크(3)가 부착되고, 방열탱크(3) 내부에는 냉각탱크(2)에 형성된 2개의 기화수증기 유입구(13)와 연결된 2개의 기화수증기 유입관(15)을 통 해 냉각된 기화수증기(1)가 지속적으로 유입되어 방열탱크(3) 내부에 충진된 물의 온도가 상승하는 것을 방지한다.

또한, 냉각탱크(2)의 상부에 위치한 다수개의 기화수증기 배출구(10)와 일측이 연결된 라디에이터(11)와, 상기 라디에이터(11)의 타측에 위치한 순환펌프(8)의 흡입력에 의해 기화수증기(14)가 이동하는 과정에서 외부온도와 열교환되어 냉기를 배출하고, 냉기가 배출된 기화수증기(14)는 순환펌프(8)로 배출하도록 지그재그 형상에 동일한 모양을 갖는 다수개의 관(管)체로 이루어진다.

상기 라디에이터(11)를 다수개의 관체로 형성하는 이유는 냉각된 기화수증기(14)가 외부온도와 접촉되는 면적을 확대하여 열교환율을 높이므로 냉기를 빠르게 토출할 수 있도록 한다.

또한, 라디에이터(11)의 하부에는 2개의 송풍팬(7)이 설치되어 라디에이터(11)를 따라 이동하는 기화수증기(14)의 냉기를 냉기 토출구(9)를 통해 배출하도록 하며, 송풍팬(7)의 회전력에 의해 발생하는 풍력에 의해 냉방온도를 조절할 수 있다.

또한, 상기 라디에이터(11)를 통해 이동하는 기화수증기(14)는 순환펌프(8)를 통해 냉각탱크(2)로 순환공급될 때, 냉각효율을 높이기 위해 순환펌프(8) 내부에는 필터와 철망이 설치되어, 기화수증기(14)를 물과 공기로 분리하는 필터링 공정을 거쳐 순환펌프(8)와 냉각탱크(2)에 연결된 기화수증기 유입관(15)을 통해 공급되는 일련의 순환과정이 반복된다.

도 2는 본 발명 에어컨을 도시해 보인 정면도면으로, 에어컨(1)을 가동하기 위해서는 열전소자(5)에 전원을 공급하면 냉각탱크(2)에 부착된 열전소자(5)의 일측면은 흡열작용이 일어나고, 반대로 방열탱크(3)에 부착된 타측면은 발열작용이 일어난다.

따라서 열전소자(5)의 흡열작용으로 냉각탱크(2)에 안에 담긴 물을 냉각하여 초음파 진동자(4)에 의해 기화수증기(14)로 변환하여 분무하면 기화수증기(14)의 일부는 기화수중기 유입구(13)로 유입되어 기화수증기 유입관(15)을 통해 방열탱크(3)로 공급되면 발열하는 열전소자(5)의 한쪽면을 냉각하도록 방열하는 과정에서 방열탱크(3)에 충진된 물의 온도가 방열작용에서 상승하지 못하도록 냉각시킨다.

또한, 기화수증기(14)의 일부는 일렬로 형성된 다수의 기화수증기 배출구(10)를 통해 순환펌프(8)의 흡입력이 전달되어 다수개의 관체로 이루어진 라디에이터(11)로 배출되어 이동하면서 기화수증기(14)의 냉기는 외부의 온도와 열교환되어 송풍팬(7)의 풍력에 의해 케이스(12)에 마련된 냉기토출구(9)로 토출되고, 냉기가 토출된 기화수증기(14)는 라디에이터(11)를 따라 순환펌프(8)로 흡입된 후, 물과 공기가 분리되도록 필터링 처리하여 냉각탱크(2)로 공급하면 열전소자(5)는 물만 다시 냉각하여 순환방식이 반복된다.

도 1은 본 발명 에어컨을 도시해 보인 사시도.

도 2는 본 발명 에어컨을 도시해 보인 정면도.

도 3은 본 발명 에어컨을 도시해 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 에어컨 2: 냉각탱크

3: 방열탱크 4: 초음파 진동자

5: 열전소자 6: 냉각수 유입관

7: 송풍팬 8: 순환펌프

9: 냉기토출구 10: 기화수증기 배출구

11: 라디에이터 12: 케이스

13: 기화수증기 유입구 14: 기화수증기

15: 기화수증기 유입관

Claims (2)

1. 냉기 토출구(9)가 형성된 케이스(12)와;

   상기 케이스(12)의 내부에는 일정량의 물이 담기고, 바닥에는 순환펌프(8)와 연결되어 필터와 철망에 의해 분리된 물과 공기를 공급하는 냉각수 유입관(6)의 일측이 내설되며, 상기 냉각수 유입관(6)의 상면에는 냉각수를 기화수증기(14)로 발생시키는 초음파 진동자(4)가 위치하고, 상부 일측에는 기화수증기(14)를 방열탱크(3)로 공급할 수 있도록 기화수증기 유입구(13)와, 상기 기화수증기 유입구(13)의 상부에는 라디에이터(11)로 기화수증기(14)를 배출하도록 다수개의 기화수증기 배출구(14)가 일렬로 형성된 냉각탱크(2)와;

   상기 냉각탱크(2)의 하부에는 전원공급에 의해 일측면은 흡열작용하고, 타측면은 발열작용하여 냉각탱크(2)에 담긴물을 냉각하는 열전소자(5)와;

   상기 열전소자(5)의 하부에는 발열되는 열기를 방열할 수 있도록 내부에 물이 충진된 방열탱크(3)와;

   상기 방열탱크(3)는 냉각탱크(2)의 기화수증기 유입구(13)와 연결되어 냉각된 기화수증기(14)가 지속적으로 유입되어 냉각탱크(2)로 순환하여 내부온도가 상승하는 것을 방지하는 기화수증기 유입관(15)과;

   상기 냉각탱크(2)의 상부에 위치한 다수개의 기화수증기 배출구(10)와 일측이 연결되어 타측에 위치한 순환펌프(8)에 의해 기화수증기(14)가 이동하는 과정에서 외부온도와 열교환되어 냉기를 배출하고 기화수증기(14)는 순환펌프(8)로 배출 하도록 지그재그 형상을 갖는 라디에이터(11)와;

   상기 라디에이터(11)의 하부에는 라디에이터(11)를 따라 이동하는 기화수증기(14)의 냉기를 배출하도록 설치된 송풍팬(7)과;

   상기 라디에이터(11)를 통해 배출된 기화수증기(14)는 내부에 설치된 필터와 철망에 의해 필터링되어 물과 수증기로 분리하는 순환펌프(8)와;

   상기 순환펌프(8)에서 필터링되어 분리된 물과 공기를 냉각탱크(2)로 공급하도록 연결된 기화수증기 유입관(15)으로 구성되어 기화수증기(14)가 순환하는 것을 특징으로 하는 열전소자와 초음파를 진동자를 이용한 에어컨.
2. 제 1항에 있어서, 상기 라디에이터(11)는 동일한 모양을 갖는 다수개의 관(管)체로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자와 초음파를 진동자를 이용한 에어컨.

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