KR100376384B1

KR100376384B1 - 열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기

Info

Publication number: KR100376384B1
Application number: KR10-2000-0066982A
Authority: KR
Inventors: 이용락; 허점숙
Original assignee: 주식회사 티이솔루션
Priority date: 2000-11-11
Filing date: 2000-11-11
Publication date: 2003-03-17
Also published as: KR20020036897A

Abstract

본 발명은 열전반도체소자 양측면에 각각 히트씽크(방열판)와 방열팬을 구비하여서된 발열부와, 냉각씽크(흡열판)를 구비하여서된 흡열부 및 흡열부에서 응축된 물을 집수하고 배출하는 배수구를 형성하여서된 제습장치를 구성하여 상기 제습장치를 공기유입구와 공기배출구가 형성된 공기청정기의 내부에 설치하여서 이루어진 것으로, 여기에 제습장치가 설치된 후방의 공기청정기케이스에 외부공기가 유입되는 외부공기유입구를 형성하고, 상기 외부공기유입구내측에 정화필터, 살균장치, 음이온발생기를 부가하여 공기정화효과를 더욱 증진시키는 등 습기가 많은 오염된 공기를 더욱 효율적으로 습기를 제거함과 동시에 맑고 깨끗하게 정화할 수 있는 매우 획기적인 것이다.

Description

열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기{thermoelectric use of air condiitioners for dehumidifier}

본 발명은 서로 다른 N형 과 P형으로 된 반도체소자로 구성된 모듈에 직류전류를 흘려주면 펠티어 효과에 의하여 소자의 양단에 흡.발열 현상이 나타나는 열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전반도체소자 양측면에 각각 히트씽크(방열판)와 방열팬을 구비하여서된 발열부와, 냉각씽크(흡열판)를 구비하여서된 흡열부 및 흡열부에서 응축된 물을 집수하고 배출하는 배수구를 형성하여서된 제습장치를 전자식 공기청정기내에 설치하여 습기가 많이 포함된 오염된 실내공기를 공기청정기내로 유입하여 습기를 제거함과 동시에 맑게 정화하여 배출토록 한 것이다.

종래의 제습기는 CFC냉매를 사용하는 증기 압축식 랜킨 싸이클 냉동방법을 사용하여 왔다.

그러나 이러한 방법은 부피가 커서 설치장소가 문제되고 있으며, 또한 CFC를 사용하는 냉각방법은 환경문제로 말미암아 다른 냉각방법을 쓰는 경향으로 바뀌고 있다.

여기에 랜킨 싸이클을 쓰지 않는 두 가지 방법이 있다. 이는 곧 열전반도체소자(Thermoelectric) 및 프리-피-톤 스털링(Free-Piston Stirling) 냉각 기술이 그 것이다.

상기 열전반도체소자는, 서로 다른 N형 과 P형으로 된 반도체소자로 구성된모듈에 직류전류를 흘려주면 펠티어 효과에 의하여 소자의 양단에 나타나는 흡.발열 현상을 이용하여 온도를 제어하는 고체 냉각 방식이다.

이 열전냉각방식은 냉매 순환 냉각방식과는 달리 기계적인 작동부분이 필요 없는 환경문제를 야기 시키지 않는 냉각방법으로, 열전반도체소자의 서로 다른 N, P형에 직류전류를 가해주면 네가티브(-)로 대전된 금속과 반도체의 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전반도체소자 내부로 이동하여 흡열이 일어나며, 포지티브(+)로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해서 발열이 일어나게 되는데 이를 펠티어(Peltier)효과라고 한다.

따라서 이 펠티어효과를 이용한 열전반도체소자는 전류의 크기와 방향에 의하여 흡열과 발열의 양과 방향조절이 가능하고, 기계적으로 작동하는 부분이 없어 설치위치나 방향이 그 동작에 영향을 미치지 않는다는 장점 때문에 냉각이나 가열장치를 만드는데 널리 사용되고 있다.

도 1은 열전반도체소자의 구조도 이다. 이 도면과 같이 열전소자반도체(1)는 반도체 열전쌍이 직렬로 다수 연결되어 있는 열전쌍부(2)를 가지고 있으며, 이 열전쌍부(2)의 중앙에는 N형의 반도체와 P형의 반도체로 구성되어 직렬로 다수를 연결 모듈로 만든 것이 열전반도체(TE Mdodule)(1)인 것이다.

이 열전반도체소자의 흡열량과 발열량은 전류의 크기 및 반도체와 금속 접합면의 절대온도에 각각 비례하여 증가하고, 발열측 온도는 흡열측 온도보다 일정한 차 만큼 높게 유지되며, 이러한 특성을 이용하여 제습장치의 냉각장치에 열전반도체소자(TEM)를 사용할 수 있다.

그런데 종래 열전반도체소자를 이용한 제습장치는 발열부 또는 흡열부의 압출식의 히트씽크를 사용해 왔으며, 이로서 씽크의 능력에 한계가 있어 제습능력에는 비효율적이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 서로 다른 N형 과 P형으로 된 반도체소자로 구성된 모듈에 직류전류를 흘려주면 펠티어 효과에 의하여 소자의 양단에 흡.발열 현상이 나타나는 열전반도체소자를 이용하여 제습능력을 향상시킨 제습장치를 가진 전자식의 효율적인 공기정화장치를 구성함으로써, 습기가 많은 오염된 공기를 더욱 효율적으로 습기를 제거함과 동시에 맑고 깨끗하게 정화하여 제공토록 함에 그 목적을 둔 것이다.

도 1은 열전반도체 소자의 단면도

도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치의 개략적 구성도.

도3a,도3b,도3c는 본 발명의 다른 구성상태도로서,

도3a는 정화필터를 형성한 상태도.

도3b는 살균장치를 형성한 상태도.

도3c는 음이온발생기를 형성한 상태도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

1:열전반도체소자 10:흡열부

11:냉각씽크 20:발열부

21:히트씽크 22:방열팬

30:배수구 40:정화필터

50:살균장치 60:음이온발생기

100:공기청정기 110:공기유입구

120:공기배출구 130:외부공기유입구

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 첨부도면 도2에 도시된 바와같이 열전반도체소자(1) 양측면에 각각 히트씽크(방열판)(21)와 방열팬(22)을 구비하여서된 발열부(20)와, 냉각씽크(흡열판)(11)를 구비하여서된 흡열부(10) 및 흡열부(10)에서 응축된 물을 집수하고 배출하는 배수구(30)를 형성하여서된 제습장치를 구성하여 상기 제습장치를 공기유입구(110)와 공기배출구(120)가 형성된 공기청정기(100)의 내부에 설치하여서 이루어진다.

여기서 상기 제습장치의 냉각씽크(11)는 공기청정기(100)의 공기유입구(110)측에 위치토록 설치하고 제습장치의 히트씽크(21)는 공기청정기(100)의 공기배출구(120)측에 위치토록 설치된다.

또한, 흡열부(10)의 냉각씽크(11)와 발열부(20)의 히트씽크(21)를 구성하는 핀을 Y자 또는 V자형 등의 다양한 모양으로 형성하여 내부를 통과하는 공기중의 습기가 효율적으로 응축되도록 함으로써 응축효과의 극대화를 꾀하도록 이루어진다.

한편, 본 발명은 첨부도면 도3a에 도시된 바와같이 제습장치가 설치된 후방의 공기청정기(100)케이스에 외부공기가 유입되는 외부공기유입구(130)를 형성하고, 상기 외부공기유입구(130)내측에 정화필터(40)를 구성할 수 도 있으며, 첨부도면 도3b에 도시된 바와같이 살균장치(50)를 설치할 수 도 있음은 물론 첨부도면 도3c에 도시된 바와같이 음이온발생기(60)를 구성할 수 있는데, 이들을 각각 단독 또는 2종이상 설치 구성할 수 도 있다.

이때 상기 정화필터(40), 살균장치(50), 음이온발생기(60)는 외부공기유입구(130)내측에 설치하는 것이 가장 이상적이나 필요에 따라서 다양한 장소에 설치할 수 도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기와 같은 본 발명의 공기청정기(100)를 실내에 설치한다음 콘트롤박스에 설치된 전원스위치를 온시켜 전원을 인가하면 강제송풍팬이 작동하여 공기유입구(110)로 습기가 많이 포함된 실내의 오염된 공기가 강제로 유입된다.

이때, 상기 열전반도체소자(1)에도 전원이 공급되므로 열전반도체소자(1)의 흡열측면에 형성된 흡열부(10)의 냉각씽크(21)는 냉각되며, 열전반도체소자(1)의 발열측면에 형성된 발열부(20)의 히트씽크(21)는 열을 방출하는데 히트씽크(21)에서 발열되는 열을 방열팬(22)이 회전하면서 방열한다.

따라서, 흡열부(10)를 통과하는 공기의 양이 적절히 조절되면서 흡열부(10)의 온도가 습기가 응축이 될 수 있는 최적으로 만들어져 흡열부(10)의 냉각씽크(11)에 의해 습한 공기중의 습기가 응축되고, 응축된 물이 집수 되어 배수구(30)를 통해 공기청정기(100) 외부로 배출된다.

이와같이 하여 습기가 제거된 공기는 히트씽크(21)를 구비한 발열부(20)로 이동하여 발열된 열에 의해 잔여 습기가 말려져 완벽하게 제거 되어 맑고 깨끗한 공기가 공기배출구(120)를 통해 실내로 배출되는 되는 것이다.

본 발명은 이와같은 작용을 되풀이하면서 실내의 습기가 많은 오염된 공기를 정화하는 것이다.

여기서, 제습장치가 설치된 후방의 공기청정기(100)케이스에 외부공기가 유입되는 외부공기유입구(130)를 형성하면 흡열부(10)로 통과한 공기가 다시 발열부(20) 앞에서 들어오는 외부공기와 혼합되어 발열부(20)를 통과하게 됨으로 발열부(20)의 냉각능력을 극대화되어 더욱 완벽하게 제습 및 공지청정기능을 수행한다.

한편, 상기 외부공기유입구(130)내측에 정화필터(40)를 구성한 경우에는 외부공기유입시 정화필터(40)에 의해 오염물질이 미리 걸러지도록 할 수 있으며, 상기 외부공기유입구(130)내측에 살균장치(50)를 설치한 경우에는 흡열부(10)를 통과한 공기 및 외부공기유입구(130)를 통해 유입되는 공기에 포함된 진드기나 세균등의 병원균을 멸균할 수 있어서 공기청정효과가 더욱 더 배가 된다.

또한, 상기 외부공기유입구(130)내측에 음이온발생기(60)를 구성한 경우에는인체에 유익한 음이온을 대량방출하여 음이온화된 맑고 깨끗한 공기를 배출할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 서로 다른 N형 과 P형으로 된 반도체소자로 구성된 모듈에 직류전류를 흘려주면 펠티어 효과에 의하여 소자의 양단에 흡.발열 현상이 나타나는 열전반도체소자를 이용하여 제습능력을 향상시킨 제습장치를 가진 전자식의 효율적인 공기정화장치를 구성하되, 흡열부로 통하는 공기의 양을 조절하고 또한 흡열부의 냉각씽크의 핀을 Y자 또는 V자형 등의 다양한 모양으로 형성하여 내부를 통과하는 공기중의 습기를 효율적으로 응축한다.

그리고, 응축시 온도가 내려간 공기가 다시 공기정화장치를 지나 발열부의 히트씽크를 통과하게 하므로 냉각효율이 증대된다.

또한, 제습장치가 설치된 후방의 공기청정기케이스에 외부공기가 유입되는 외부공기유입구를 형성하고, 상기 외부공기유입구내측에 정화필터, 살균장치, 음이온발생기를 구성함으로서 공기정화효과가 더욱 증진된다.

따라서 상기와 같은 본 발명은 결국 습기가 많은 오염된 공기를 더욱 효율적으로 습기를 제거함과 동시에 맑고 깨끗하게 정화할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

Claims

열전반도체소자(1) 상측에 히트씽크(방열판)(21)가 형성되고 그 일측에 방열팬(22)이 구비된 발열부(20)와, 상기 열전반도체소자(1) 하측에 형성되고 냉각씽크(흡열판)(11)가 구비된 흡열부(10)와, 상기 흡열부(10)에서 응축된 물을 집수하고 외부로 배출하는 배수구(30)를 갖는 제습장치와, 상기 제습장치를 공기유입구(110)와 공기배출구(120)가 서로 이격되도록 형성된 공기청정기(100)의 내부에 설치한 것을 특징으로 하는 공기청정기에 있어서,

상기 공기청정기(100) 외부 일측면에 형성되고 외부를 내부로 유입하는 외부공기유입구(130)와,

상기 외부공기유입구(130) 내측에 정화필터(40)를 구성한 것을 특징으로 하는 열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기.
제1항에 있어서,

상기 외부공기유입구(130) 내측에 살균장치(50)를 구성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 외부공기유입구(130) 내측에 음이온발생기(60)를 구성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 열전반도체소자를 이용한 제습장치를 구비한 공기청정기.