KR20120122062A - 덕트 설치용 냉난방장치 - Google Patents

덕트 설치용 냉난방장치 Download PDF

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Abstract

덕트 설치용 냉난방장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치는 공조설비의 덕트 중간에 설치되어 유로가 연결되는 본체 케이스; 상기 본체 케이스의 외벽에 설치되는 열전소자부; 및 상기 열전소자부에 일단이 결합되고, 타단이 본체 케이스 내부로 연장되어 열전소자와 외기 사이에 열 교환되도록 하는 다수의 열교환핀;을 포함한다.

Description

덕트 설치용 냉난방장치{Cooling and heating apparatus for installation of duct}
본 발명은 덕트 설치용 냉난방장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박 내부에는 다양한 형태의 룸들이 분포되고 있다. 이들 각 룸들은 그 용도에 따라 온도에 민감한 특수성을 갖기도 한다. 이와 같은 특수성을 갖는 룸에 대해서는 일반적인 공조설비를 적용한 중앙냉난방 방식이 부적합하기 때문에 각 룸 별로 개별 냉난방이 가능한 별도의 공조장치를 설치하여 운용하게 된다.
예컨대, 선박에는 엔진을 제어하기 위한 엔진 콘트롤 룸이 구비되고 있다.
엔진에는 통상적으로 여러 종류의 센서와 스위치들이 존재하는데, 예컨대 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 벌브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 리미트 스위치 등이 있고, 이러한 센서와 스위치들을 위한 배선은 해당 센서와 스위치로부터 정션박스까지 결선된다. 정션박스에서 취합된 배선들은 다시 엔진 콘트롤 룸에 있는 콘트롤 룸 장치까지 결선하게 되며, 엔진 콘트롤 룸에는 이들을 제어하기 위한 다양한 종류의 제어장비들이 설치되고 있다.
이들 제어장비들은 대체로 온도에 민감한 특성을 갖고 있어 실내온도 관리에 각별한 주의를 요하게 된다.
이와 같은 엔진 콘트롤 룸 내부에서도 특히 온도 변화에 민감한 장비들이 있을 수 있는데, 이들 장비들은 특정 온도에 맞춰 개별 관리해야 하는 바, 이를 위해 더욱 세분화된 패키지형태의 에어컨이나 팬코일 유닛(fan-coil unit)을 추가로 설치해야하는 번거로움이 있었다.
그러나, 이와 같이 개별 공조장치를 운용하는 것은 비용적인 부담이 따르는 문제가 있었고, 별도의 실외기를 장착해야 하거나, 냉매 배관을 연결해야 하는 등 설치작업이 번거로운 문제가 있었으며, 또한, 부피가 크기 때문에 설치공간을 확보하는데 많은 어려움이 있었다.
본 발명의 실시예들은 공조설비의 덕트 중간에 직접 열전소자를 이용한 냉난방장치가 설치되도록 함으로써, 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 이루어지도록 하는 덕트 설치용 냉난방장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 기존의 덕트구조를 크게 바꾸지 않고 기존 구조를 이용하여 냉난방장치를 설치함으로써, 시공구조가 간편하여 공사기간이 단축될 수 있고, 공사비용이 절감될 수 있는 덕트 설치용 냉난방장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 가능하기때문에 에너지효율을 높일 수 있고, 각 냉난방장치의 개별 온도 제어가 가능하기 때문에 광범위한 사용분야는 물론 이용의 편리성을 높일 수 있는 덕트 설치용 냉난방장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 공조설비의 덕트 중간에 설치되어 유로가 연결되는 본체 케이스; 상기 본체 케이스의 외벽에 설치되는 열전소자부; 및 상기 열전소자부에 일단이 결합되고, 타단이 본체 케이스 내부로 연장되어 열전소자와 외기 사이에 열 교환되도록 하는 다수의 열교환핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 본체 케이스의 열전소자부 앞쪽 외벽을 절개시켜 덕트로 유입되는 외기의 일부가 열전소자부 측으로 분기되도록 분기유로를 형성할 수 있다.
이때, 상기 분기유로를 통해 토출되는 외기의 방향이 열전소자부측으로 향하도록 본체 케이스의 외측에 외부 유로가이드를 형성할 수 있다.
또한, 상기 덕트로 유입되는 외기의 일부가 분기유로 측으로 유도되도록 본체 케이스의 내부로 연장되는 내부 유로가이드를 형성할 수 있다.
또한, 상기 본체 케이스의 4방향 외벽 중 적어도 2방향 이상의 외벽에 열전소자부가 각각 설치되도록 할 수 있다.
이때, 상기 2개 이상의 열전소자부가 1개의 열교환핀을 본체 케이스 내부에 공유하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 본체 케이스의 외벽에 열전소자부에 전원을 공급하기 위한 직류변환장치가 설치될 수 있다.
또한, 상기 열전소자부에 공급되는 전류의 방향을 바꾸어줌으로써, 열교환핀에서 방열 및 냉각작용이 전환되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 공조설비의 덕트 중간에 직접 열전소자를 이용한 냉난방장치가 설치되도록 함으로써, 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 기존의 덕트구조를 크게 바꾸지 않고 기존 구조를 이용하여 냉난방장치를 설치함으로써, 시공구조가 간편하여 공사기간이 단축될 수 있고, 공사비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 가능하기때문에 에너지효율을 높일 수 있고, 각 냉난방장치의 개별 온도 제어가 가능하기 때문에 다양한 분야에 적용할 수 있고, 이에 따른 사용의 편리성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 냉난방장치의 구조가 간단하기 때문에 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 냉매를 사용하지 않고 전류공급에 따른 냉난방이 이루어지기 때문에 별도의 실외기를 장착해야 하거나, 냉매 배관을 연결해야 하는 등의 번거로움이 없고, 부피가 작기 때문에 공간을 넓게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 정면설치도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 평면설치도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치의 열전소자의 원리를 설명하기 위한 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 공조설비의 덕트(101)를 이용해 본 발명의 실시예에 따른 냉난방장치(100)가 설치된다. 본 발명의 실시예에 따른 냉난방장치(100)는 크게 본체 케이스(110), 열전소자부(120), 열교환핀(130)을 포함한다.
상기 냉난방장치(100)는 공조설비의 덕트(101) 중간에 본체 케이스(110)가 설치된다.
상기 본체 케이스(110)는 덕트(101)의 유로가 연결되는 관 형태로 제작되는데, 도 1에서 도시되는 바와 같이 덕트의 일반적인 형태에 따라 사각의 관체 형상으로 제작될 수 있다.
이때, 상기 본체 케이스(110)의 열전소자부(120) 앞쪽 외벽을 절개시켜 덕트(101)로 유입되는 외기의 일부가 열전소자부(120) 측으로 분기되도록 분기유로(111)를 형성하게 되는데, 이에 대한 자세한 설명은 뒤에서 언급하게 될 본 발명의 작용 설명에서 다시 설명하기로 한다.
그리고, 상기 본체 케이스(110)의 외벽에는 열전소자부(120)가 설치된다.
여기에서, 열전소자부(120)에 대해 보다 자세히 설명하면, 열전소자라함은 전류에 의해 열의 흡수 또는 발열이 이루어지도록 하는 를 이용하는 반도체소자를 일컫는다.
펠티에 효과는 2종류의 금속 끝을 접속시켜, 여기에 전류를 흘려 보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상을 말하는데, 이때, 2종류의 금속 대신에, 방식이 다른 , 등의 를 사용함으로써, 이 높은 흡열 및 발열 작용을 하는 열전소자(펠티에소자)를 얻을 수 있게 된다.
이와 같은 열전소자는 전류 방향에 따라 흡열 및 발열의 전환이 가능할 뿐만 아니라, 전류량에 따른 흡열 및 이 조절되는 특징을 갖는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치의 열전소자의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자부(120)는 2개의 금속판 사이에 세라믹판, 극판, 열전쌍이 배치되는 구성으로 이루어 질수 있 있고, 이와 같은 구조의 열전소자부(120)에 직류 전원이 공급되며, 공급 전류의 방향에 따라서, 본체 케이스(110)와 접지되는 면이 방열부가 되거나 또는 냉각부로 작용하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 열전소자부(120)는 공급 전류량에 따라 방열 및 냉각량이 조절되도록 할 수도 있다.
이와 같은 열전소자부(120)는 도 1에서와 같이 본체 케이스(110)의 4방향 외벽 중어느 한 방향에만 설치되도록 하거나, 본체 케이스(110)의 4방향 외벽 중 적어도 2방향 이상의 외벽에 각각 설치되도록 할 수도 있다.
즉, 열전소자부(120)를 복수 개로 설치할 수도 있는데, 이처럼 복수 개로 설치하는 경우, 방열 및 냉각량을 크게 할 수 있게 된다.
그리고, 상기 열전소자부(120)에는 열교환핀(130)의 일단이 결합되고, 상기 열교환핀(130)의 타단이 본체 케이스(110) 내부로 연장되어 열전소자와 외기 사이에 열 교환이 이루지도록 한다.
상기 열교환핀(130)은 열전소자부(120)의 본체 케이스(110)와 접지되는 면에 연장되어 열전소자부(120)의 흡열 또는 발열 에너지를 전도시켜 본체 케이스(110) 내부를 통과하는 외기와 열교환시키는 역할을 수행하게 되는데, 가급적 외기와 접촉되는 열교환 면적을 넓게 확보할 수 있도록 판형상으로 제작될 수 있다.
이와 같은 열교환핀(130)은 본체 케이스(110)의 외기가 통과하는 유로 상에 일렬로 등 간격 배치시켜 설치되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 열교환핀(130)은 본체 케이스(110) 외벽에 2개 이상의 열전소자부(120)가 설치되는 경우, 이들 열전소자부(120)에 동시 접속되어 열 교환되도록 할 수 있다.
즉, 1개의 열교환핀(130)을 복수개의 열전소자부(120)가 본체 케이스(110) 내부에 공유할 수 있다.
그리고, 상기 본체 케이스(110)의 외벽에는 열전소자부(120)에 전원을 공급하기 위한 직류변환장치(140)가 설치될 수 있다.
상기한 바와 같은 직류변환장치(140)를 통해 열전소자부(120)에 공급되는 전류의 방향을 바꾸어줌으로써, 열교환핀(130)에서의 방열 및 냉각작용이 전환되도록 할 수 있다.
이하, 도 2, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉난방장치(100)의 작용에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 정면설치도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 설치용 냉난방장치를 덕트에 설치하는 예를 도시한 평면설치도이다.
먼저, 기존의 공조설비의 덕트(101)를 통해 외기가 공급된다.
이때, 덕트(101)를 통해 공급되는 외기는 본체 케이스(110)를 관통하게 되는데, 본체케이스(110) 내부에는 다수의 열교환핀(130) 설치되어 있어, 외기와 접촉됨에 따라 열교환이 이루어지게 된다.
예컨대, 여름철의 경우라면 공급되는 외기의 온도가 상대적으로 높기 때문에 이를 냉각시켜 각 룸에 공급해 줄 필요가 있게 된다.
따라서, 열전소자부(120)의 본체 케이스와 접하는 측이 냉각작용 되도록 전류의 방향을 설정하게 된다.
따라서, 열전소자부(120)와 연결된 열교환핀(130)에서 냉각작용이 이루어지게 되며, 이를 통과하는 외기가 열교환되면서 실내에 공급되는 외기의 공급 온도가 낮춰지게 된다.
이때, 열전소자부(120)의 본체 케이스(110)와 접하지 않는 쪽은 방열작용이 이루어지게 되는데, 과도한 발열로 인해 반도체 소자의 열화문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 본체 케이스(110)의 열전소자부(120) 앞쪽 외벽을 절개시켜 덕트(101)로 유입되는 외기의 일부가 열전소자부(120) 측으로 분기되어 냉각되도록 하는 분기유로(111)를 형성함으로써, 열전소자부(120)의 방열부 측이 지나치게 과열되는 것을 방지하게 된다.
이와 같은 분기유로(111)를 구성함에 있어서, 분기유로(111)를 통해 토출되는 외기의 방향이 열전소자부(120)측으로 향하도록 본체 케이스(110)의 외측에 외부 유로가이드(113)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 덕트(101)로 유입되는 외기의 일부가 분기유로(111) 측으로 유도되도록 하기 위해 본체 케이스(110)의 내부로 연장되는 내부 유로가이드(115)를 형성할 수도 있다.
이때, 상기 외부 유로가이드(113) 및 내부 유로가이드(115)는 외기의 방향으로 열전소자부(120) 측으로 향하도록 경사면을 형성할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예들은, 공조설비의 덕트 중간에 직접 열전소자를 이용한 냉난방장치가 설치되도록 함으로써, 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 이루어지도록 할 수 있고, 기존의 덕트구조를 크게 바꾸지 않고 기존 구조를 이용하여 냉난방장치를 설치함으로써, 시공구조가 간편하여 공사기간이 단축될 수 있고, 공사비용이 절감될 수 있다. 또한, 특정 공간에 대한 부분적인 냉난방이 가능하기때문에 에너지효율을 높일 수 있고, 각 냉난방장치의 개별 온도 제어가 가능하기 때문에 다양한 분야에 적용할 수 있고, 이에 따른 사용의 편리성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉난방장치의 구조가 간단하기 때문에 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 냉매를 사용하지 않고 전류공급에 따른 냉난방이 이루어지기 때문에 별도의 실외기를 장착해야 하거나, 냉매 배관을 연결해야 하는 등의 번거로움이 없고, 부피가 작기 때문에 공간을 넓게 활용할 수 있다.
100: 냉난방장치
101: 덕트
110: 본체 케이스
111: 분기유로
113: 외부 유로가이드
115: 내부 유로가이드
120: 열전소자
130: 열교환핀
140: 직류변환장치

Claims (8)

  1. 공조설비의 덕트 중간에 설치되어 유로가 연결되는 본체 케이스;
    상기 본체 케이스의 외벽에 설치되는 열전소자부; 및
    상기 열전소자부에 일단이 결합되고, 타단이 본체 케이스 내부로 연장되어 열전소자와 외기 사이에 열 교환되도록 하는 다수의 열교환핀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체 케이스의 열전소자부 앞쪽 외벽을 절개시켜 덕트로 유입되는 외기의 일부가 열전소자부 측으로 분기되도록 분기유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분기유로를 통해 토출되는 외기의 방향이 열전소자부측으로 향하도록 본체 케이스의 외측에 외부 유로가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 덕트로 유입되는 외기의 일부가 분기유로 측으로 유도되도록 본체 케이스의 내부로 연장되는 내부 유로가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본체 케이스의 4방향 외벽 중 적어도 2방향 이상의 외벽에 열전소자부가 각각 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개 이상의 열전소자부가 1개의 열교환핀을 본체 케이스 내부에 공유하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본체 케이스의 외벽에 열전소자부에 전원을 공급하기 위한 직류변환장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전소자부에 공급되는 전류의 방향을 바꾸어줌으로써, 열교환핀에서 방열 및 냉각작용이 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 덕트 설치용 냉난방장치.
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