KR20210106265A - 전자 기기 - Google Patents

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KR20210106265A
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서지호
고관철
김경목
김재환
김주혁
권용찬
이서호
천동현
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삼성전자주식회사
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Abstract

내부 온도 조절이 가능한 전자기기가 개시된다. 본 전자 기기는 전면에 개구가 배치된 하우징, 전류 방향에 따라 일면이 선택적으로 냉각되거나 가열되는 열전소자, 하우징 내부의 공기를 열전소자에 제공하고, 열전소자에서 열교환된 공기가 하우징 내부에서 순환하도록 하우징 내부의 기설정된 방향으로 배출하는 유로 가이드, 하우징 내부의 공기를 유로 가이드로 제공하는 팬 및 열전 소자에 공급되는 전원의 전류 방향을 제어하는 제어 회로를 포함한다.

Description

전자 기기{ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시는 전자 기기에 관한 것으로, 상세하게는 열전소자와 유로 가이드를 이용하여 하우징 내부의 온도를 균일하게 관리할 수 있는 전자 기기에 관한 것이다.
열전소자는 펠티에(Peltier) 효과를 이용하여, 전류량과 전류 방향에 따라 열전소자의 일면은 열을 발생하며 가열되고, 타면은 열을 흡수하며 냉각되어, 주변 온도를 조절할 수 있는 기능을 갖추고 있다.
열전소자를 이용한 가전제품은 주로 소형 냉장고, 냉온수기, 에어컨 등이 있고 최근에는 반려동물 하우스까지 이용되며, 온도 조절이 필요한 다양한 제품에서 사용되고 있다. 열전소자를 이용하는 방식은 냉매 또는 열선을 이용하는 방식에 비해, 온도 조절부의 크기가 작기에 소형 가전에 적합하고 수명이 길고 안정적이라는 장점을 가지고 있다.
다만, 종래의 열전소자를 직접 이용하여 온도를 조절하는 기기의 경우, 큰 면적의 열전소자를 이용하는 경우 가격이 상승하게 되고 전력 효율이 낮다는 문제점이 있고, 작은 열전소자를 이용하여 전도방식으로 온도를 유지하는 경우에는 내부에서 온도차가 발생하여 균일하게 온도를 유지하기 어렵다는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 개시는 열전소자와 유로 가이드를 이용하여 하우징 내부의 온도를 균일하게 관리할 수 있는 전자 기기를 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 기기는, 전면에 개구가 배치된 하우징, 전류 방향에 따라 일면이 선택적으로 냉각되거나 가열되는 열전소자, 상기 하우징 내부의 공기를 상기 열전소자에 제공하고, 상기 열전소자에서 열교환된 공기가 상기 하우징 내부에서 순환하도록 상기 하우징 내부의 기설정된 방향으로 배출하는 유로 가이드, 상기 하우징 내부의 공기를 상기 유로 가이드로 제공하는 팬 및 상기 열전 소자에 공급되는 전원의 전류 방향을 제어하는 제어 회로를 포함한다.
이 경우, 상기 전가 기기는 상기 유로 가이드가 접하지 않는 상기 열전 소자의 타 면에서 열교환된 공기를 하우징 외부로 배출하는 환기 유로를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 수평 방향을 기준으로 상기 환기 유로의 배기 방향과 상기 유로 가이드의 배기 방향은 상이할 수 있다.
한편, 상기 열전 소자는 상기 하우징의 상부에 배치될 수 있다.
한편, 상기 전자 기기는 상기 열전 소자의 일면에 배치되는 제1 방열판, 상기 열전 소자의 타면에 배치되는 제2 방열판 및 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판 사이 중 상기 열전 소자가 배치되지 않는 영역에 위치하는 단열재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 유로 가이드는 상기 열전 소자의 하부에 배치되는 흡기구와 상기 열전 소자의 측면에 배치되는 배기구를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 배기구는 상기 하우징의 측면에 인접하게 배치될 수 있다.
한편, 상기 배기구는 수평 방향을 기준으로 상기 하우징의 중심과 상기 개구 사이에 배치될 수 있다.
한편, 상기 유로 가이드는 상기 열전소자에서 열교환된 공기를 방출하는 복수의 배기구를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 유로 가이드는 상기 개구를 기준으로 좌측 영역에 배치되는 제1 배기구 및 우측 영역에 배치되는 제2 배기구를 가질 수 있다.
한편, 상기 개구는 상기 하우징 내부 하단으로부터 이격 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 개구의 이격 거리는 상기 하우징 내부의 수직 높이의 1/10 내지 1/8 배일 수 있다.
한편, 상기 전자 기기는 상기 개구를 선택적으로 개폐 가능한 도어를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전자 기기는 상기 도어와 상기 하우징을 연결하는 힌지를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 힌지는 상기 도어 상단에 배치되고, 상기 도어는 상기 힌지를 기준으로 상기 하우징의 내부 방향과 외부 방향으로 개폐 가능할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 기기의 하우징의 형태 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 기기의 정면의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 가이드와 환기 유로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 가이드와 환기 유로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 이격 배치된 개구의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a, 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 개구의 구조와 관련된 내부 배기구의 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 가이드의 흡기구와 배기구의 위치와 관련된 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7a 내지 7c 의 전자 기기의 온도분석 표이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 도어를 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 도면의 기재 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다 하지만, 이러한 용어들은 당해 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성요소를 모두 도시되어 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 된다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 기기의 하우징의 형태 예를 도시한 도면이다.
본 전자 기기(10)는 하우징(100), 열전소자(110), 유로 가이드(120), 팬(140), 제어 회로(150)를 포함할 수 있다.
전자 기기(10)는 후술할 바와 같이 하우징(100) 내부의 온도를 균일하게 조절할 수 있으므로, 하우징(100) 내부에는 특정한 온도 유지가 필요한 물건, 음식 또는 식물 등이 보관되거나, 반려동물이 선호하는 온도로 유지하여 반려동물 하우스 등이 될 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다.
하우징(100)은 전자 기기(10)를 둘러싸고 있는 프레임이다. 하우징(100)은 바닥과 이를 둘러싼 벽면, 그리고 상판으로 이루어지며, 상판 위에는 덮개가 존재할 수 있다.
하우징(100)은 전면에 개구(101)가 배치된다. 개구(101)를 통하여 사용자가 하우징(100) 내부에 물건, 음식 또는 식물 등을 두거나, 동물 등이 드나들 수 있다. 이하에서, 하우징(100)의 개구(101)가 존재하는 방향을 전면으로 지칭한다.
하우징(100)은 사면체, 직육면체, 원뿔, 원기둥 형태 등의 다양한 입체 형태를 가질 수 있다. 하우징(100)의 바닥은 삼각형, 사각형 또는 원형일 수 있다. 그리고 정면에서 바라본 하우징(100)의 형태는 삼각형, 사각형, 오각형 또는 원형일 수도 있다.
하우징(100)의 상판 위의 덮개(106)는 탈착식일 수 있고, 혹은 하우징에 일부 고정될 수도 있다. 하우징(100) 상판과 덮개(106) 사이는 하우징(100) 내부와 구별되는 별도 공간이 있을 수 있다. 별도 공간에 본 개시의 일 실시예에서 포함하는 구성 등이 배치될 수 있다.
덮개(106)에는 외부와 연통되는 하나 이상의 통풍구(107)가 존재하여, 통풍구(107)는 측면 또는 후면부 등에 배치될 수 있다. 통풍구(107)를 통해 후술할 열전소자(110)에서 열교환된 공기 일부가 외부로 외기될 수 있다.
하우징(100)은 손잡이(108)를 포함할 수 있다. 손잡이(108)는 덮개(106) 상부에 존재할 수 있다. 또한, 손잡이(108)는 하우징(100)의 측면에 복수개 존재할 수 있다. 손잡이(108)는 연장되는 구조일 수 있고, 하우징(100) 내부로 오목한 구조일 수 있다.
열전소자(110)는 전류가 흐르는 방향에 따라 일면이 선택적으로 냉각되거나 가열되는 펠티에(Peltier) 효과를 이용한 소자로, 펠티에 소자로 지칭될 수 있다. 열전소자(110)는 사각형일 수 있고, 크기는 가로와 세로 길이가 4cm 내지 5cm일 수 있으나 이에 안정되지 아니하다.
열전소자(110)는 하우징(100) 상부에 배치될 수 있고, 하우징(100) 후면에 배치될 수도 있다. 전자 기기(10)에는 복수의 열전소자(110)가 배치될 수도 있다.
전류 방향에 따른 열전소자(110)의 작동을 설명하자면, 열전소자(110) 내부의 전류가 임의로 설정된 (+)방향으로 흐를 때 열전소자(110)의 일면은 냉각되고 동시에 타면은 가열될 수 있고, 임의로 설정된 (-)방향으로 흐른다면, (+)방향일 때 냉각되던 일면은 가열되고 동시에 가열되던 타면은 냉각될 수 있다.
유로 가이드(120)는 공기의 흐름을 기설정된 방향으로 유도한다. 본 전자 기기의 유로 가이드(120)는 하우징(100) 내부의 공기를 열전소자(110)에 제공하고, 열전소자(110)에서 열교환된 공기가 하우징(100) 내부에서 순환하도록 하우징(100) 내부의 기설정된 방향으로 배출한다. 유로 가이드(120)는 내부 공기가 들어오는 흡기구(121)와 공기를 방출하는 배기구(122, 123)가 존재할 수 있다.
유로 가이드(120)의 실시 가능한 형태와 배치는 도 3과 도 4에서 후술한다.
팬(140)은 공기의 유동을 일으키는 송풍기[Fan]이다. 팬(140)은 배치 위치에 따라 하우징(100) 내부의 공기 순환 방향을 제어할 수 있으며, 팬(140)의 배치 위치는 제한이 없다. 팬(140)은 유로 가이드(120)의 내부 또는 유로 가이드의 흡기구(121) 주변에 배치될 수도 있다.
팬(140)은 하우징(100) 내부의 공기를 유로 가이드(120) 내부로 일방향 전달할 수 있다. 또한, 팬(140)은 후술할 제어 회로(150)에 의하여 회전 강도 또는 회전 방향이 조절될 수 있다. 복수의 팬(140)이 배치될 수도 있으며, 각각 독립적으로 작동하거나 제어될 수 있다.
제어 회로(150)는 열전소자(110)에 공급되는 전원의 전류 방향을 제어한다.
제어 회로(150)는 하우징(100) 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서(151)와 연결되고, 감지된 값에 기초하여 열전소자(110)를 제어할 수 있다. 온도감지센서(151) 값에 따라, 제어 회로(150)는 열전소자(110)에 공급되는 전류를 조절하여 열전소자(110)가 냉각 또는 가열되는 정도를 제어할 수도 있다.
이때, 제어 회로(150)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 열전소자(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(150)는 감지된 온도와 목표 온도와의 차이에 기초하여 동작 듀티를 계산하고, 계산된 동작 듀티에 대응되는 구간에서는 열전소자(110)에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 제어 회로(150)는 팬(140)의 회전을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 열전소자(110)가 동작하는 경우, 제어 회로(150)는 팬(140)을 가동할 수 있으며, 열전소자(110)가 동작하지 않은 경우 팬(140)의 기동을 중지할 수 있다. 또는, 열전소자(110)는 동작하지 않고 팬(140)만이 동작할 수 있다.
제어 회로(150)는 물체감지센서(152)에 연결될 수 있다. 물체감지센서(152)는 하우징(100) 내부의 물체의 출입 또는 물체 위치를 감지할 수 있다. 제어 회로(150)는 감지된 값에 따라 물체가 출입하는 경우 열전소자(110)와 팬의 가동시키거나 가동을 중단시킬 수 있다.
일 실시예로서 동물용 하우스를 예로 들면, 물체감지센서(152)를 통하여 동물의 출입이 감지되는 경우, 사용자가 개별적으로 컨트롤하지 않아도 제어 회로(150)는 열전소자(110)와 팬(140)을 제어하여 적정 온도를 유지시킬 수 있다.
전자 기기(10)는 전원장치(155)를 포함할 수 있다. 전원장치(155)는 외부에서 전원을 공급받을 수 있고, 배터리를 내장할 수 있다. 전원장치(155)의 배치 및 형태는 제약이 없으며, 제어 회로(150)에 직접 연결되어, 전력을 공급할 수 있다.
그러므로, 전자 기기(10)가 내부 온도를 조절하는 방식을 예로 들면, 하우징(100) 내부에서 유지하고자 하는 온도가 A라는 가정하에, 온도감지센서(151)에 의해 감지되는 하우징(100) 내부의 온도가 A보다 높다면, 제어 회로(150)는 전류를 조절하여 열전소자(110)의 일면을 냉각할 수 있다. 그리고 하우징(100) 내부 공기는 팬(140)에 의하여 유로 가이드(120)로 유도될 수 있다.
유도되는 하우징(100) 내부 공기는 냉각된 열전소자(110) 일면과 열교환할 수 있다. 열교환된 공기는 낮춰진 온도로 다시 하우징(100) 내부로 배출되어, 하우징(100) 내부 공기의 온도를 A로 유지할 수 있다.
또한, 온도감지센서(151)에 의해 감지되는 하우징(100) 내부의 온도가 A보다 높다면, 제어 회로(150)는 전류를 조절하여 열전소자(110)의 일면을 가열할 수 있다. 그리고 하우징(100) 내부 공기는 팬(140)에 의하여 유로 가이드(120)로 유도될 수 있다.
유도되는 하우징(100) 내부 공기는 가열된 열전소자(110) 일면과 열교환할 수 있다. 열교환된 공기는 높아진 온도로 다시 하우징(100) 내부로 배출되어, 하우징(100) 내부 공기의 온도를 A로 유지할 수 있다.
한편, 전자 기기(10)는 환기 유로(130)를 더 포함할 수 있다.
환기 유로(130)는 유로 가이드(120)가 접하지 않는 열전소자(110)의 타 면에서 열교환된 공기를 하우징(100) 외부로 배출하는 유로이다. 환기 유로(130)는 하우징(100) 상부 또는 후면부에서 배치될 수 있다.
환기 유로(130)는 연통 구조일 수 있으며, 하나 이상의 환기구(132, 133)를 포함할 수 있다. 환기 유로(130)는 별도의 환기 흡기구(131)를 포함할 수 있으며, 별도의 환기 팬(145)이 부착될 수도 있다. 환기 팬(145)은 기설정된 방향으로 외부 공기를 유입시키고, 또한 배출시킬 수 있다.
한편, 후술할 도3과 도 4의 일 실시예와 같이, 전자 기기(10)의 수평 방향을 기준으로 환기 유로(130)의 배기 방향(Fb)과 유로 가이드(120)의 배기 방향(Fa)은 동일하거나, 상이할 수 있다.
그러므로, 열전소자(110)의 타면에서 열교환된 공기가 제대로 배출되지 않는다면, 열전소자(110)의 성능을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 전자 기기(10)는 환기 유로(130)를 통하여 열전소자(110)의 타면에서 열교환된 공기를 효율적으로 하우징(100) 외부로 배출시킬 수 있다.
이상과 같은 본 실시 예에 따른 전자 기기(10)는 전자 기기(10)는 유로 가이드(12)와 팬(14)을 제어함으로써, 사용 목적에 따라 원하는 방형으로 하우징(100) 내부 공기를 순환시킬 수 있고, 또한 하우징(100) 내부 전반의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.
이상과 같이 본 개시에 따른 전자 기기(10)는 도면에서는 소형 하우스 형태로 도시되었으나 이에 한정되지 아니하며, 열전소자(110)를 이용하는 다양한 제품에 적용될 수 있다.
또한, 개구(101)를 포함하는 구조에서의 냉난방 시스템은 개구(101)를 통한 외부 공기와의 열교환 및 공기 유출입이 불가피하다. 그러나 본 개시에 따른 전자 기기(10)는 공기 순환 방향을 제어할 수 있기에, 열교환된 공기를 효율적으로 하우징(100) 내부에서 순환 시킬 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 기기의 정면의 단면도이다.
도 2을 참조하면, 전자 기기(10)는 열전소자(110)의 일면에 배치되는 제1 방열판(111)과 열전소자(110)의 타면에 배치되는 제2 방열판(112)을 더 포함할 수 있다.
방열판(111, 112)은 열을 방출하거나 흡수하는 판으로서, 일면이 핀 형태로 이루어질 수 있다. 방열판(111, 112)은 열교환 시 공기와 닿는 표면적을 늘려 주어 열교환에 유리할 수 있다. 방열판(111, 112)은 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 방열판(111, 112) 내부는 냉각수와 같은 액체로 채워질 수도 있다.
방열판(111, 112)은 열전소자(110)의 일면과 타면에 접하거나 근접하게 배치되어 열전소자(110)에 의해 가열 또는 냉각되고, 유로 가이드(120) 또는 환기 유로(130)의 공기와 열교환을 한다.
제1 방열판(111)과 제2 방열판(112)은 각각 냉각 또는 가열되기에 온도 차가 발생하게 되므로, 제1 방열판(111)과 제2 방열판(112) 간의 불필요한 열교환을 최소화하기 위해, 제1 방열판(111)과 제2 방열판(112)의 사이 중 열전소자(110)가 배치되지 않는 영역에 단열재(113)가 배치될 수 있다.
단열재(113)는 불필요한 열교환을 방지할 수 있으므로, 열전도율이 낮은 석면, 코르크, 유리 솜 등의 재질일 수 있다.
한편, 전자 기기(10)가 갖는 유로 가이드(120)의 흡기구(121)과 배기구(122, 123)의 배치 방식에 따라 하우징(100) 내부에서의 공기 순환 방향이 달라질 수 있다.
일례로, 유로 가이드(120)는 열전소자(110)의 하부에 배치되는 흡기구(121)와 열전소자(110)의 측면에 배치되는 배기구(122, 123)를 포함할 수 있다. 이때, 유로 가이드(120)의 흡기구(121)가 열전소자(110) 하부에 존재하여 하우징(100) 내부의 공기가 곧바로 열전소자(110) 하부와 열교환을 할 수 있다.
또한, 배기구(122, 123)는 하우징(100)의 측면에 인접하게 배치될 수도 있으며, 후술할 도 7c와 같이, 배기구(122, 123)는 수평 방향을 기준으로 하우징(100)의 중심과 개구(101) 사이에 배치될 수도 있다.
유로 가이드(120)는 열전소자(110)에서 열교환된 공기를 방출하는 복수의 배기구(122, 123)를 가질 수 있고, 나아가, 유로 가이드(120)는 개구(101)를 기준으로 좌측 영역에 배치되는 제1 배기구(122) 및 우측 영역에 배치되는 제2 배기구(123)를 가질 수 있다.
복수의 배기구(122, 123)를 하우징(100)의 측면에 인접하여 배치하게 되면 배기구(122, 123)에서 배출된 공기가 하우징(100) 내부의 측면 벽을 따라 하우징(100) 내부의 하단으로 곧바로 내려오게 된다. 그러므로, 열전소자(110)와 배기구(122, 123)가 하우징(100)의 상단에 배치되더라도 하우징(100) 하단까지 균일하게 온도를 조절할 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 가이드(120)와 환기 유로(130)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
유로 가이드(120)는 1개의 흡기구(121)가 하단에 배치되고, 2개의 배기구(122, 123)는 직선 방향으로 서로 반대쪽으로 배치되는 구조일 수 있다. 환기 유로(130)는 2개의 배기구는 직선 방향으로 서로 반대쪽으로 배치되고, 상단에 별도의 흡기구가 배치될 수도 있다. 이때, 수평방향을 기준으로 유로 가이드(120)의 공기 진행 방향을 Fa, 환기 유로의 공기 진행 방향을 Fb라 지칭할 수 있다.
열전소자(110)의 일면에서 열교환한 가열 또는 냉각된 공기가 유로 가이드(120)를 통해 배출될 때, 열전소자(110)의 타면에서 열교환한 냉각 또는 가열된 공기가 환기 유로(130)를 통해 배출되므로, 이러한 실시예에서의 유로 가이드(120)의 공기는 인접한 환기 유로(130)의 공기 온도와 차이가 발생하게 된다. 그러므로, 유로 가이드(120)와 환기 유로(130)간의 불필요한 2차 열교환이 일어날 수 있다.
도 3의 실시예는, 전자 기기(10)의 수평 방향을 기준으로 환기 유로(130)의 배기 방향(Fb)과 유로 가이드(120)의 배기 방향(Fa)이 동일하므로, 유로 가이드(120)와 환기 유로(130)가 진행하는 방향이 수평하여 불필요한 2차 열교환이 발생할 수 있다.
그에 반하여, 도 4의 실시예는, 전자 기기(10)의 수평 방향을 기준으로 환기 유로(130)의 배기 방향(Fb)과 유로 가이드(120)의 배기 방향(Fa)은 상이하므로, 유로 가이드(120)와 환기 유로(130)가 진행하는 방향이 직교하여 불필요한 2차 열교환을 최소화할 수 있다.
도 5은 본 개시의 일 실시예에 따른 이격 배치된 개구(101)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 개구(101)는 하우징(100) 내부 하단으로부터 이격 배치될 수 있다. 이격 배치되는 구조에 있어서, 개구(101)의 하단부는 도 5와 같이 하우징(100) 내부 방향으로 오목한 구조일 수 있다. 또한, 개구(101)는 하우징(100) 내부 상단 또는 측면으로부터 이격 배치될 수 있다.
하우징(100) 내부의 수직 높이를 h1, 개구(101)의 하단 이격 거리를 h2라고 지칭하면, 이때 개구의 이격 거리(h2)는 하우징 내부의 수직 높이(h1)의 1/10 내지 1/8 배를 가질 수 있다. 개구의 이격 거리 유무에 따른 차이점은 하기 도 6a와 도 6b에서 후술한다.
도 6a, 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 개구(101)의 구조와 관련된 내부 배기구(122, 123)의 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따라 유로 가이드(120)의 흡기구(121)가 하우징(100) 상단 중심부에, 그리고 제1 배기구(122)는 개구(101)를 기준으로 하우징(100) 좌측면에 인접하게, 제2 배기구(123)는 개구(101)를 기준으로 하우징(100) 우측면에 인접하게 배치된 상황을 가정한다.
도 6a와 같이, 배기구(122, 123)를 통하여 열교환된 공기가 배출되면 열교환된 공기는 개구(101)를 통하여 하우징(100) 외부로 유출되게 되며, 동시에 하우징(100)으로 외부 공기가 유입될 수 있다.
도 6b와 같이, 개구(101)가 하우징(100) 내부의 상단, 하단, 좌단, 우단으로부터 이격되어 배치된다면, 하우징(100) 내부의 공기가 외부로 유출되는 양을 줄일 수 있어, 하우징(100) 내부의 공기를 효율적으로 균일하게 유지할 수 있다.
예를 들면, 하우징 내부의 수직 높이(h1)가 400mm 내지 500mm이고 개구의 이격 거리(h2)는 50mm정도인 경우로, 배기구(122, 123)가 하우징(100) 상단에서 하단 방향으로 공기를 배출하는 실시예를 가정한다.
도 6a는 개구(101)의 하단이 이격 배치 되지 않은 경우의 공기 흐름을 개략적으로 도시하였다. 배기구(122, 123)가 상단에서 하단 방향으로 공개를 배출하므로, 열교환된 공기는 하단에서 흩어지게 된다. 이 때, 개구(101)의 하단을 통하여 일부 열교환된 공기가 외부로 유출될 수 있다.
도 6b는 개구(101)를 하우징(100) 내부 하단으로부터 하우징의 내부의 수직 높이의 1/10 내지 1/8 배로 이격 배치된 경우의 공기 흐름을 개략적으로 도시하였다. 배기구(122, 123)가 상단에서 하단 방향으로 공개를 배출하므로, 열교환된 공기는 하단에서 흩어지게 된다. 그런데, 개구(101)의 하단부가 이격 배치되어 있기에, 하단 방향으로 배출된 공기가 곧바로 외부로 유출되는 양을 줄일 수 있다.
즉, 도어가 없는 개구(101)가 존재하는 전자 기기(10)의 온도 조절에 있어서, 개구(101)는 하단으로부터 이격 배치될 수 있다. 이를 통하여, 열교환된 공기가 곧바로 외부로 유출되는 양이 조절될 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 가이드의 흡기구와 배기구의 위치와 관련된 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a를 참조하면, 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)가 하우징(100) 상단 중심에 배치될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)가 수평 방향을 기준으로 하우징(100)의 중심과 개구(101) 반대 측 벽면 사이로 후방 배치될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)가 수평 방향을 기준으로 하우징(100)의 중심과 개구(101) 사이로 전방 배치될 수 있다.
이러한 각 실시예에 있어서, 내부 온도를 비교한 결과는 도 8과 함께 후술한다.
도 8는 도 7a내지 7c의 배치에 따른 전자 기기(10)의 온도분석 표이다.
하우징(100) 내부는 400*600*500mm이고, 개구(101)가 이격 배치된 높이가 50mm일 수 있다. 그리고, 도 8의 수치 값은 도 7b와 도 7c을 참조하여 흡기구(121)과 배기구(122, 123)의 전후방 배치 변위를 116mm로 하여, 하우징(100) 내부의 온도가 외부의 온도보다 높은 상황을 가정한 것이다. 또한, 팬(140)에 의하여 발생하는 풍량은 0.28m^3/min이며 하우징(100) 외부 온도는 35℃이고, 흡기구(121)와 배기구(122, 123)의 공기 온도 차를 3℃로 동일하게 하여 흡열량을 일치시킨 것을 가정한다.
도 8을 참조하면, 위 실험에서 도 7c와 같은 전방 배치의 실시예에서 내부 온도가 가장 낮게 측정되었다.
즉, 도 7a 내지 도 7c의 실시예와 같이 유로 가이드(120)를 배치하는 경우에, 배기구(122, 123)는 하우징(100)의 중심과 개구(101) 사이에 배치시킬 수 있다. 이 경우에, 하우징(100) 외부로의 열손실이 가장 낮았고, 하우징(100) 내부의 온도를 효율적으로 조절할 수 있었다.
또한, 하우징(100) 외부의 온도가 내부의 온도보다 낮은 상황도 고려할 수 있다. 이 때에도, 본 개시에 따른 전자 기기(10)는 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)의 위치를 달리하며 내부의 공기 순환 방향을 조절할 수 있다.
즉, 전자 기기(10)는 유로 가이드(120)를 이용하여 하우징(100) 내부의 온도 조절의 최적의 공기 순환 방향을 설정할 수 있고, 하우징(100) 내부의 온도를 효율적으로 조절할 수 있다.
도 9은 본 개시의 일 실시예에 따른 도어(102)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전자 기기(10)는 도어를 더 포함할 수 있다.
도어(102)는 개구(101)를 선택적으로 개폐 할 수 있다. 도어(102)는 미닫이, 여닫이, 탈착 형식 등 다양한 방식일 수 있다.
도어(102)는 하우징(100) 내부와 외부의 공기의 이동과 열교환을 감소시키는 효과가 있을 수 있고, 전자 기기(10) 내부의 온도를 일정하게 유지하여 소비되는 전력을 최소화할 수도 있다. 나아가, 개구(101)를 완전히 막을 수 있는 밀폐식 도어를 부착하여, 개구(101)를 통한 공기 유입을 최소화할 수도 있다.
또한, 도 9과 같이 도어(102)의 상단과 하우징(100)을 연결하는 힌지(103)를 더 포함하는 방식을 취할 수도 있으며, 힌지(103)를 기준으로 하우징(100)의 내부 방향과 외부 방향으로 개폐 가능할 수도 있다. 힌지(103)를 상단에 부착되어, 미는 동작만으로 도어(102)를 열고 닫을 수 있고, 특히, 하우징(100) 내부로 동물이 직접 출입하는 경우 힌지(103)가 측면에 있는 경우보다 출입이 용이할 수 있다.
본 개시의 일 실시예로, 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)는 이동 가능할 수 있다.
하우징(100)의 상판에는 유로 가이드(120)를 지지하는 이동 프레임(125)이 배치될 수 있다. 이동 프레임(125)은 제어 회로(150)에 의하여 자동으로 이동될 수 있다.
전자 기기(10)는 이동 프레임(125)에 의하여 유로 가이드(120)의 흡기구(121)와 배기구(122, 123)의 위치를 상황에 따라 배치할 수 있고, 공기 순환 방향을 제어하여 효율적으로 내부 온도를 조절할 수 있다.
본 개시의 일 실시예로, 열전소자(110)가 하우징(100)의 하단에 배치될 수 있다.
전자 기기(10)는 하부에 배치된 열전소자(110)에 의하여 하우징(100) 하단을 열전도 방식으로 데우거나 식히면서, 동시에 유로 가이드(120)를 이용하여 열교환된 공기를 하우징(100) 내부로 배출할 수 있다.
유로 가이드(120)를 이용하지 않는 경우를 고려하면, 열전소자(110)는 하단을 가열하거나 냉각하며 하우징(100) 내부의 온도를 조절할 수 있다. 그러므로 내부에서의 온도차가 발생하게 되고, 원하는 온도에 도달하기 위하여는 긴 시간이 소요되는 문제가 있다.
그러나, 하단에 열전소자(110)를 배치하고 유로 가이드(120)를 이용하는 경우에는, 전자 기기(10)는 유로 가이드(120)를 통하여 열교환된 공기를 하우징(100) 내부에 원하는 방향으로 공기를 순환시킬 수 있다.
그러므로, 열전소자(110)를 하단에 배치하는 경우에도 유로 가이드(120)를 이용하여 하우징(100) 내부를 균일하고 빠르게 온도를 조절할 수 있고, 외부와의 불필요한 열교환은 상술한 공기 순환 방향을 조절하는 방식으로 방지될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10 : 전자 기기
100 : 하우징
110 : 열전소자
120 : 유로 가이드
140 : 팬

Claims (15)

  1. 전면에 개구가 배치된 하우징;
    전류 방향에 따라 일면이 선택적으로 냉각되거나 가열되는 열전소자;
    상기 하우징 내부의 공기를 상기 열전소자에 제공하고, 상기 열전소자에서 열교환된 공기가 상기 하우징 내부에서 순환하도록 상기 하우징 내부의 기설정된 방향으로 배출하는 유로 가이드;
    상기 하우징 내부의 공기를 상기 유로 가이드로 제공하는 팬; 및
    상기 열전 소자에 공급되는 전원의 전류 방향을 제어하는 제어 회로;를 포함하는 전자 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로 가이드가 접하지 않는 상기 열전 소자의 타 면에서 열교환된 공기를 하우징 외부로 배출하는 환기 유로;를 더 포함하는 전자 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    수평 방향을 기준으로 상기 환기 유로의 배기 방향과 상기 유로 가이드의 배기 방향은 상이한 전자 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전 소자는,
    상기 하우징의 상부에 배치되는 전자 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열전 소자의 일면에 배치되는 제1 방열판;
    상기 열전 소자의 타면에 배치되는 제2 방열판; 및
    상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판 사이 중 상기 열전 소자가 배치되지 않는 영역에 위치하는 단열재;를 더 포함하는 전자 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로 가이드는,
    상기 열전 소자의 하부에 배치되는 흡기구와 상기 열전 소자의 측면에 배치되는 배기구를 포함하는 전자 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 하우징의 측면에 인접하게 배치되는 전자 기기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배기구는
    수평 방향을 기준으로 상기 하우징의 중심과 상기 개구 사이에 배치되는 전자 기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유로 가이드는,
    상기 열전소자에서 열교환된 공기를 방출하는 복수의 배기구를 갖는 전자 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유로 가이드는,
    상기 개구를 기준으로 좌측 영역에 배치되는 제1 배기구 및 우측 영역에 배치되는 제2 배기구를 갖는 전자 기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 개구는,
    상기 하우징 내부 하단으로부터 이격 배치된 전자 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 개구의 이격 거리는,
    상기 하우징의 내부의 수직 높이의 1/10 내지 1/8 배를 갖는 전자 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 개구를 선택적으로 개폐 가능한 도어;를 더 포함하는 전자 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도어와 상기 하우징을 연결하는 힌지;를 더 포함하는 전자 기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 힌지는 상기 도어 상단에 배치되고,
    상기 도어는 상기 힌지를 기준으로 상기 하우징의 내부 방향과 외부 방향으로 개폐 가능한 전자 기기.
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