KR20160148821A - 열전 제습 장치 - Google Patents

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Abstract

차량의 윈드실드글래스에 인접하여 차량의 폭방향으로 마련되고, 상단에 유입구와 유출구가 형성된 하우징; 하우징 내부에서 유입구와 유출구의 사이에 마련되고, 일면에 냉각핀이 면접하고 타면에 방열핀이 면접한 열전소자로 구성되며, 열전소자는 유입구에서 유출구로 흐르는 공기의 유로 상에 배치됨으로써 유입구로 유입된 공기가 냉각핀과 방열핀을 동시에 거친 후 유출구로 토출되도록 하는 열전모듈; 및 하우징 내부에 마련되어 유입구로부터 유출구로 공기를 유도하는 팬;을 포함하는 열전 제습 장치가 소개된다.

Description

열전 제습 장치 {THERMOELECTRIC DEHUMIDIFYING APPARATUS}
본 발명은 차량용 공조장치에 대한 것으로 더욱 상세하게는 열전소자를 이용한 차실 내의 제습장치에 관한 것이다.
차량 내부의 습도가 높거나 내부와 외부의 온도차이가 크게 발생하는 경우 습한 공기가 차량 전면의 윈드실드글래스에 닿으면서 온도가 하강하고 포화습도가 낮아지면서 응결이 된다. 상황에 따라 환기를 시키거나 물리적으로 습기를 닦아내어 제거할 수 있으나, 시간이 오래걸려 운전자의 시야를 방해하거나 운전자가 혼자인 경우 운전부주의로 인한 운행 중 사고를 발생시킬 우려가 있다.
이와같은 문제를 해결하기 위해 여름철에는 난방공조를, 겨울철에는 냉방공조를 하여 차량의 내부와 외부의 온도차를 줄이는 방법이 있는데 이러한 방법은 이미 발생한 습기를 제거하는데 시간이 많이 소요되고 에너지가 많이 소비된다는 측면에서 효율이 떨어진다는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2009-0044813 A
본 발명은 차량의 윈드실드글래스 주변의 내기를 직접 흡입하여 열전소자를 이용해 공조한 후 다시 배출함으로 윈드실드글래스의 습기를 빠르게 제거하는 열전 제습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전 제습 장치는 차량의 윈드실드글래스에 인접하여 차량의 폭방향으로 마련되고, 상단에 유입구와 유출구가 형성된 하우징; 하우징 내부에서 유입구와 유출구의 사이에 마련되고, 일면에 냉각핀이 면접하고 타면에 방열핀이 면접한 열전소자로 구성되며, 열전소자는 유입구에서 유출구로 흐르는 공기의 유로 상에 배치됨으로써 유입구로 유입된 공기가 냉각핀과 방열핀을 동시에 거친 후 유출구로 토출되도록 하는 열전모듈; 및 하우징 내부에 마련되어 유입구로부터 유출구로 공기를 유도하는 팬;을 포함할 수 있다.
하우징의 유입구는 유출구보다 차량의 윈드실드글래스 측에 근접하도록 형성될 수 있다.
하우징은 밀폐된 구조로 유입구와 유출구를 통해서만 공기의 순환이 이루어질 수 있다.
열전모듈의 냉각핀 및 방열핀은 상하방향으로 연장될 수 있다.
하우징의 하단에는 배수홀이 형성될 수 있다.
열전모듈은 유입구 측에 배치되고, 팬은 유출구 측에 배치될 수 있다.
열전모듈의 방열핀은 냉각핀보다 공기접촉면적이 넓도록 형성될 수 있다.
열전소자의 타면에는 열전도매스(mass)가 면접하고, 열전도매스를 관통하여 하우징 내부에서 차량의 폭방향으로 연장되는 열전도관(pipe)이 결합되며, 열전도관에 방열핀이 구비될 수 있다.
열전소자의 타면에는 차량의 폭방향으로 연장되어 결합되는 플레이트 형상의 열전도판이 구비되고, 열전도판에 방열핀이 결합될 수 있다.
냉각핀과 방열핀은 공기의 유동방향과 일치되도록 배치될 수 있다.
하우징의 내부에는 냉각핀과 방열핀의 사이에 단열격벽이 구비될 수 있다.
단열격벽은 냉각핀을 둘러싸도록 형성되어 냉각핀과 방열핀이 공간적으로 분리되도록 할 수 있다.
팬은 차량의 폭방향으로 설치되는 크로스팬 타입일 수 있다.
하우징은 차량에 대하여 전방과 상방이 개방된 형태이고, 차량에 대하여 상방 및 후방이 개방된 크로스팬 하우징이 마련되며, 하우징의 전방과 크로스팬 하우징의 후방이 결합되어 밀폐됨으로서 상방의 유입구와 유출구를 통해서만 공기의 순환이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 열전 제습 장치에 따르면, 윈드실드글래스 주변의 내기를 직접 순환시켜 공조하여 빠르게 습기를 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전 제습 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전 제습 장치의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전모듈의 분해 사시도
도 5는 도 1에 도시된 열전 제습 장치를 A-A 선을 따라 절개한 단면도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전 제습 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전 제습 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈(200)의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전모듈(200)의 분해 사시도이며, 도 5는 도 1에 도시된 열전 제습 장치를 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
차량의 윈드실드글래스(401)에 인접하여 차량의 폭방향으로 마련되고, 상단에 유입구(103)와 유출구(105)가 형성된 하우징(101); 하우징(101) 내부에서 유입구(103)와 유출구(105)의 사이에 마련되고, 일면에 냉각핀(203)이 면접하고 타면에 방열핀(205)이 면접한 열전소자(201)로 구성되며, 열전소자(201)는 유입구(103)에서 유출구(105)로 흐르는 공기의 유로 상에 배치됨으로써 유입구(103)로 유입된 공기가 냉각핀(203)과 방열핀(205)을 동시에 거친 후 유출구(105)로 토출되도록 하는 열전모듈(200); 및 하우징(101) 내부에 마련되어 유입구(103)로부터 유출구(105)로 공기를 유도하는 팬(301);을 포함할 수 있다.
하우징(101)은 차량의 윈드실드글래스(401)에 인접하여 차량의 폭방향으로 마련되고, 상단에 유입구(103)와 유출구(105)가 형성된다. 열전모듈(200)은 하우징(101) 내부에서 유입구(103)와 유출구(105)의 사이에 마련되고, 일면에 냉각핀(203)이 면접하고 타면에 방열핀(205)이 면접한 열전소자(201)로 구성된다. 열전소자(201)의 일면은 냉각면이고, 타면은 가열면이다. 열전소자(201)는 유입구(103)에서 유출구(105)로 흐르는 공기의 유로 상에 배치됨으로써 유입구(103)로 유입된 공기가 냉각핀(203)과 방열핀(205)을 동시에 거친 후 유출구(105)로 토출되도록 한다. 팬(301)은 하우징(101) 내부에 마련되어 유입구(103)로부터 유출구(105)로 공기를 유도한다.
도 1 내지 2을 참고하여 살펴보면 본 발명은 열전소자(201)와 냉각핀(203) 방열핀(205)을 이용하여 종래의 히터코어와 에바코어의 역할을 대체하고 있다. 또한 공기를 냉각 후 재가열 또는 가열 후 재냉각 등의 순차적 방식이 아닌 동시에 냉각핀(203)과 방열핀(205)을 통과하도록 하여 통기저항을 줄일 수 있고, 공기의 순환경로를 단순화 할 수 있다. 이를 통해 빠르게 윈드실드글래스(401) 주변의 공기를 빠르게 반복순환시켜 단시간에 제습할 수 있는 효과가 있다.
하우징(101)의 유입구(103)는 유출구(105)보다 차량의 윈드실드글래스(401) 측에 근접하도록 형성될 수 있다. 하우징(101)은 밀폐된 구조로 유입구(103)와 유출구(105)를 통해서만 공기의 순환이 이루어질 수 있다.
도 5을 참고하여 살펴보면, 차량에 탑재된 디프로스트 유닛(405)과는 분리된 별도의 장치이고, 윈드실드글래스(401) 주변의 국부적 공기를 빠르게 순환하며 제습할 수 있다. 또한 윈드실드글래스(401) 측에 근접하도록 유입구(103)가 형성됨으로서 윈드실드글래스(401) 주변의 공기중에서도 윈드실드글래스(401)와 접촉하여 온도가 내려가 포화습도가 낮아지고 상대습도가 높아진 공기를 먼저 유입하여 냉각핀(203)을 통해서는 공기 중의 습기를 응결시켜 절대습도를 낮추고 방열핀(205)을 통해 가열하여 상대습도를 낮춘 공기를 유출구(105)를 통해 배출함으로써 윈드실드글래스(401)의 습기를 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 열전 제습 장치의 작동여부는 히터컨트롤에 연결되어 결정된다. 히터컨트롤의 경우 차량에 설치된 습도센서와 와이퍼스위치의 작동여부의 조건에 따라 팬(301)만 작동, 팬(301)과 열전모듈(200)의 작동 여부를 결정한다. 예를 들어 상대습도가 점점 증가하는 경우 팬(301)만을 작동시키다가 팬(301)과 열전모듈(200)을 모두 작동시키는 단계로 조절된다. 또한 우천시가 가정되는 경우 즉 와이퍼스위치가 작동되면 일정시간 동안 팬(301)과 열전모듈(200)이 모두 작동하도록 조절할 수 있다.
열전모듈(200)의 냉각핀(203) 및 방열핀(205)은 상하방향으로 연장될 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하여 살펴보면, 냉각핀(203)을 상하방향으로 연장되도록 배치함으로써 냉각핀(203) 표면에 응결된 수분이 중력에 의해 자연스럽게 하단으로 집중되어 하우징(101)으로 떨어질 수 있게 된다. 방열핀(205)은 냉각핀(203)의 형상에 맞추어 차량의 상하방향에 직립되도록 배치함으로서 공기의 유동을 방해하지 않으면서 많은 공기접촉면적을 확보할 수 있는 효과가 있다.
하우징(101)의 하단에는 배수홀(107)이 형성될 수 있다.
도 5을 참고하여 살펴보면, 배수홀(107)이 없을 경우 냉각핀(203)의 표면에 응결된 후 하우징(101) 바닥에 모인 수분을 배출할 수 없고 이 경우 제습된 공기에 다시 가습될 수 있으며, 모이는 수분의 양이 많아지는 경우 모인 수분이 다시 실내로 비산될 수 있으므로 이를 방지하는 효과가 있다.
열전모듈(200)은 유입구(103) 측에 배치되고, 팬(301)은 유출구(105) 측에 배치될 수 있다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 팬(301)을 유입구(103)에 배치하는 경우 공기의 유입은 자유로우나 배출은 열전모듈(200)에 의한 통기저항이 있어 자유롭지 않아 내부에서 난류등이 발생하여 원활한 공기순환이 이루어지지 않는 단점이 있다. 반면 본발명과 같이 팬(301)을 유출구(105)에 배치하는 경우 유출될 수 있는 만큼 공기가 유입되므로 원할한 공기의 순환이 가능해진다.
열전모듈(200)의 방열핀(205)은 냉각핀(203)보다 공기접촉면적이 넓도록 형성될 수 있다.
제습에 있어서는 공기중의 수분을 응결시켜 배출하는 절대적 습도를 낮추는 방법이 있고, 온도를 높여 포화습도를 높혀 상대습도를 낮추는 방법이 있다. 이때 상대습도를 낮추는 방법보다는 절대습도를 낮추는 방법이 더욱 효율적이며 이를 위해서는 냉각핀(203)의 온도가 수분이 응결되기 쉽도록 이슬점 이하의 낮은 온도를 형성하여야 한다. 열전모듈(200)의 경우 전류를 흘려주면 일면과 타면에 일정한 온도차를 형성하게 되는데 이때 타면의 온도를 원활하게 발산시켜 온도를 낮춰주면 일면의 온도가 더 내려가는 효과가 발생한다. 따라서 열전모듈(200)에 있어 타면의 온도 발산이 매우 중요하다. 도 2를 참고하여 살펴보면 본 발명의 냉각핀(203)은 공기중의 수분이 충분히 응결될 수 있는 낮은 온도를 형성하기 위하여 작게 형성되고, 상대적으로 빠른 열확산이 필요한 방열핀(205) 측면은 넓게 형성되어있다.
열전소자(201)의 타면에는 열전도매스(207)가 면접하고, 열전도매스(207)를 관통하여 차량의 폭방향으로 연장되는 열전도관(209)이 결합되며, 열전도관(209)의 연장된 부분에는 방열핀(205)이 구비될 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하여 살펴보면, 빠른 실내공기의 순환을 위하여 냉각핀(203)과 방열핀(205)을 동시에 공기가 순환하는 구조를 지니되, 차량의 윈드실드글래스(401) 하단과 크러쉬패드(403)의 좁은 공간에 설치되어야 하는바, 그 두께를 줄여주는 것이 효과적이다. 열전소자(201)의 타면에 직접 핀을 부착하는 경우 냉각핀(203)과의 관계에서 데드스페이스가 발생하고, 타면의 온도가 방열핀(205)의 끝단으로 제대로 전달되지 못하는 경우도 발생하므로 도 2와 같이 열전도매스(207)와 열전도관(209)을 이용하면, 열의 방열핀(205)으로의 확산을 돕고 냉각핀(203)과의 관계에서도 공간활용의 실용성을 확보하는 장점이 있다.
열전소자(201)의 타면에는 차량의 폭방향으로 연장되어 결합되는 플레이트 형상의 열전도판(210)이 구비되고, 열전도판(210)에 방열핀(205)이 결합될 수 있다.
도 4를 참고하여 살펴보면, 별도의 열전도매스(207)가 필요없고, 열전도판(210)과 방열핀(205)의 결합구조 또한 단순화시켜 타면의 방열핀(205) 양끝단으로 열전달을 원활하게 할 수 있는 장점이 있다.
냉각핀(203)과 방열핀(205)은 공기의 유동방향과 일치되도록 배치될 수 있다.
도 1을 참고하여 살펴보면 냉각핀(203)과 방열핀(205)이 공기의 유동방향과 일치되도록 배치함으로써 공기의 흐름을 방해하지 않되, 열교환을 위한 면적은 최대화 시킬 수 있는 효과가 있다.
하우징의 내부에는 냉각핀(203)과 방열핀(205)의 사이에 단열격벽(211);이 구비될 수 있다. 단열격벽(211)은 냉각핀(203)을 둘러싸도록 형성되어 냉각핀(203)과 방열핀(205)이 공간적으로 분리되도록 할 수 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 단열격벽(211)이 없는 경우 냉각핀(203)과 방열핀(205) 사이에서 불필요한 열교환이 일어나 공조 효율이 떨어지므로, 이를 막아 공조효율을 높일 수 있다. 또한 냉각핀(203)을 둘러싸며 압착하여 결합되어 이들 사이의 들뜸을 방지하여 효과적은 열전달이 일어나게 하는 효과가 있다.
팬(301)은 차량의 폭방향으로 설치되는 크로스팬 타입일 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하여 살펴보면 크로스팬의 경우 본 발명과 같이 윈드실드글래스(401) 하단에서 차량의 폭방향으로 넓게 공기의 유동을 일으킬 수 있어 효과적인 공조가 가능하다.
하우징(101)은 차량에 대하여 전방과 상방이 개방된 형태이고, 차량에 대하여 상방 및 후방이 개방된 크로스팬 하우징(303)이 마련되며, 하우징(101)의 전방과 크로스팬 하우징(303)의 후방이 결합되어 밀폐됨으로서 상방의 유입구(103)와 유출구(105)를 통해서만 공기의 순환이 이루어질 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하여 살펴보면, 크로스팬 부분의 하우징(303)을 별도의 부품으로 구성하는 경우 분해 조립의 용이성 및 차후 정비의 용이성도 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
101 : 하우징 200 : 열전모듈
301 : 팬 303 : 크로스팬 하우징
401 : 윈드실드글래스 403 : 크러쉬패드

Claims (14)

  1. 차량의 윈드실드글래스에 인접하여 차량의 폭방향으로 마련되고, 상단에 유입구와 유출구가 형성된 하우징;
    하우징 내부에서 유입구와 유출구의 사이에 마련되고, 일면에 냉각핀이 면접하고 타면에 방열핀이 면접한 열전소자로 구성되며, 열전소자는 유입구에서 유출구로 흐르는 공기의 유로 상에 배치됨으로써 유입구로 유입된 공기가 냉각핀과 방열핀을 동시에 거친 후 유출구로 토출되도록 하는 열전모듈; 및
    하우징 내부에 마련되어 유입구로부터 유출구로 공기를 유도하는 팬;을 포함하는 열전 제습 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징의 유입구는 유출구보다 차량의 윈드실드글래스 측에 근접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 밀폐된 구조로 유입구와 유출구를 통해서만 공기의 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    열전모듈의 냉각핀 및 방열핀은 상하방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    하우징의 하단에는 배수홀이 형성된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    열전모듈은 유입구 측에 배치되고, 팬은 유출구 측에 배치된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    열전모듈의 방열핀은 냉각핀보다 공기접촉면적이 넓도록 형성된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    열전소자의 타면에는 열전도매스(mass)가 면접하고, 열전도매스를 관통하여 하우징 내부에서 차량의 폭방향으로 연장되는 열전도관(pipe)이 결합되며, 열전도관에 방열핀이 구비된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    열전소자의 타면에는 차량의 폭방향으로 연장되어 결합되는 플레이트 형상의 열전도판이 구비되고, 열전도판에 방열핀이 결합된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    냉각핀과 방열핀은 공기의 유동방향과 일치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    하우징의 내부에는 냉각핀과 방열핀의 사이에 단열격벽이 구비된 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    단열격벽은 냉각핀을 둘러싸도록 형성되어 냉각핀과 방열핀이 공간적으로 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    팬은 차량의 폭방향으로 설치되는 크로스팬 타입인 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 차량에 대하여 전방과 상방이 개방된 형태이고, 차량에 대하여 상방 및 후방이 개방된 크로스팬 하우징이 마련되며, 하우징의 전방과 크로스팬 하우징의 후방이 결합되어 밀폐됨으로서 상방의 유입구와 유출구를 통해서만 공기의 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전 제습 장치.
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