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KR100953088B1 - 발광다이오드를 이용한 온풍기 - Google Patents

발광다이오드를 이용한 온풍기 Download PDF

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KR100953088B1 KR1020090071757A KR20090071757A KR100953088B1 KR 100953088 B1 KR100953088 B1 KR 100953088B1 KR 1020090071757 A KR1020090071757 A KR 1020090071757A KR 20090071757 A KR20090071757 A KR 20090071757A KR 100953088 B1 KR100953088 B1 KR 100953088B1
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Abstract

본 발명은 발광다이오드를 이용한 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드에서 발생한 열로 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유가 열교환기를 통과하면서 방출하는 열로 가열된 바람을 배출함으로써 가정이나 사무실, 공장 내부의 온도를 높여주는 발광다이오드를 이용한 온풍기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 LED에서 발생하는 열을 이용하여 난방을 할 수 있게 됨으로써 전력소모를 줄여 난방비를 절감할 수 있으며, 열매체유에서 지속적인 열교환이 일어나도록 함으로써 상시 난방이 가능해지는 효과가 있다.
LED, 열매체유, PCB, 온풍기, 송풍팬, 수건

Description

발광다이오드를 이용한 온풍기{FAN HEATER WITH LED}
본 발명은 발광다이오드를 이용한 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드에서 발생한 열로 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유가 열교환기를 통과하면서 방출하는 열로 가열된 바람을 배출함으로써 가정이나 사무실, 공장 내부의 온도를 높여주는 발광다이오드를 이용한 온풍기에 관한 것이다.
온풍기는 가스나 기름을 태우거나 전기로 히팅케이블을 가열할 때 발생하는 열로 공기를 데워서 방이나 사무실, 공장, 온실 등을 따뜻하게 하는 난방장치이다.
일반적으로 온풍기는 열을 발생하는 장치를 사용하여 자연대류 방식으로 실내를 데우거나, 열을 발생하는 장치에 송풍팬으로 바람을 일으켜 뜨거운 열풍을 배출함으로써 난방을 한다.
그런데, 종래에 개시된 열풍기 중에서 기름이나 가스를 연소시키는 경우에는 기름 등의 연소과정에서 일산화탄소나 질소화합물과 같은 유해물질이 발생하여 인체에 해를 끼치게 된다. 연소과정에서 발생하는 화합물을 배출하기 위하여 별도의 연통을 설치하여야 하므로, 시공비가 상승하고, 공간적인 제약도 받게 된다.
또한 전기를 이용하여 온풍을 발생시키는 경우에는 실제 사용온도보다 높은 온도로 히팅케이블을 가열한 후, 송풍팬으로 바람을 방출하게 되므로, 열과 전력의 손실이 큰 편이다.
또한 난방을 신속하게 하기 위해서는 급격한 가열이 이루어져야 하므로, 초기 구동에서 전력소모가 크고, 온도가 급격히 올라가는 상태가 되므로 화재나 화상의 위험이 생기는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 LED에서 발생하는 열로 열매체유를 가열하고, 열매체유가 열교환기를 통과하면서 방출하는 열을 이용하여 온풍을 발생시키도록 함으로써 전력소모를 줄이고 지속적인 온풍의 공급이 가능해지도록 하는 발광다이오드를 이용한 온풍기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 LED PCB가 부착된 열매체유탱크를 다단으로 구성함으로써 효율적인 가열이 가능해지도록 하는 발광다이오드를 이용한 온풍기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 온풍기 전면에 온풍배출구와 함께 수건걸이대를 설치함으로써 겨울철 욕실의 난방은 물론 물기에 젖은 수건을 신속하게 말릴 수 있도록 하는 발광다이오드를 이용한 온풍기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 발광다이오드에서 발생한 열을 이용해 난방을 하는 온풍기로서, 내부에 수납공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스의 수납공간에 설치되며, 내부에 저장된 열매체유를 가열하여 온도를 올리는 열매체유탱크와; 상기 열매체유탱크 측면과 밀착되게 설치되는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)와; 상기 메탈 PCB에 설치되는 다수의 LED(Light Emitting Diode)와; 상기 LED에 직류전원을 공급하는 전원부와; 상기 열매체유탱크와 관으로 연결되며, 상기 열매체유탱크로부터 공급된 고온의 열매체유가 내부를 통과하면서 외부의 방열핀을 통해 열을 방출하도록 하는 열교환기;를 포함한다.
상기 열교환기 상부 또는 하부에 설치되어 상기 열교환기 방향으로 바람을 일으키는 송풍팬;을 추가로 포함하며, 상기 송풍팬을 통해 발생된 바람은 상기 케이스의 전면에 형성된 온풍배출구를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 케이스의 전면에 부착되어 수건을 걸 수 있도록 하는 수건걸이대;를 추가로 포함한다.
상기 열매체유탱크는 다수의 LED가 구비된 메탈 PCB가 측면에 밀착 설치되어 내부의 열매체유를 가열하는 제1열매체유탱크와; 다수의 LED가 구비된 메탈 PCB가 측면에 밀착 설치되어 상기 제1열매체유탱크로부터 공급되는 열매체유를 가열하는 제2열매체유탱크;를 포함한다.
상기 케이스 하단부에 설치되는 다수의 바퀴;를 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면 LED에서 발생하는 열을 이용하여 난방을 할 수 있게 됨으로써 전력소모를 줄여 난방비를 절감할 수 있으며, 열매체유에서 지속적인 열교환이 일어나도록 함으로써 상시 난방이 가능해지는 효과가 있다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "발광다이오드를 이용한 온풍기"(이하, '온풍기'라 함)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 온풍기의 정면 구조를 나타낸 단면도, 도 3은 도 1의 온풍기의 측면 구 조를 나타낸 단면도이다.
1실시예에 따른 온풍기(100)는 케이스(102) 내부에 발열장치와 송풍장치가 구비된다. 케이스(102)는 직육면체의 철제로 제작되는 것이 일반적이다. 송풍장치에서 발생된 바람은 케이스(102) 전면에 형성된 온풍배출구(102a)를 통해 외부로 배출된다.
케이스(102)의 전면 또는 측면에는 온풍기(100)의 동작을 제어하는 제어판(104)이 형성된다. 제어판(104)에는 전원이나 온도조절버튼뿐만 아니라, 리모콘 수신부 등도 같이 구비될 수 있다.
케이스(102) 내부의 수납공간 하단에는 열매체유탱크(106)가 설치된다. 열매체유탱크(106) 내부에는 수용공간이 형성되는데, 이 수용공간에는 열매체유가 채워져 있다.
열매체유는 광유계와 합성유계로 나누어지는데, 광유계는 광물에서 추출한 고점도 오일로 제조된 열전달 매체로서, 높은 비열과 열전도도를 가지고 있어서 난방수를 빠른 시간 내에 목적하는 온도로 데워주는데 효과적인 열전달매체이다.
합성유계는 원료(원유)를 화학적 공정을 통해서 변형시켜 열전달율을 높이고 안정성을 향상시킨 열전달 오일로서, 광유계 열매체유와 유사한 물리적 특성을 가지고 있다.
열매체유탱크(106) 내부에 채워진 열매체유는 고온으로 가열된 상태에서 열매체유탱크(106)를 빠져나가 열을 외부로 방출한 후, 저온의 상태가 되어 다시 열매체유탱크(106)로 돌아온다.
열매체유를 데우는 장치로 본 발명에서는 발광다이오드(LED)가 사용되는데, LED(110)는 열매체유탱크(106)의 측면에 밀착설치된 메탈 PCB(108)에 설치된다.
메탈 PCB(108)는 열전달이 빠르기 때문에 LED(110)에서 발생한 열이 원활하게 열매체유에 전달된다.
일반적으로 발광다이오드는 직류전원의 공급에 의해 빛을 내는 발광소자로서, 백열등이나 형광등에 비해서 저전력으로도 강한 빛을 낼 수 있는 장점이 있지만, PCB에서 많은 열이 발생하여 발광다이오드의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 역으로 말하면 발광다이오드에서 발생하는 폐열을 이용하여 난방기구를 돌릴 수 있다면 저전력으로도 높은 효율의 난방을 할 수 있게 되는 것이다.
LED(110)에 직류전원을 공급하기 위한 전원부(도면 미도시)는 케이스(102)와 일체로 또는 독립적으로 설치될 수 있다.
LED(110)의 발광에 따라 메탈 PCB(108)에서 많은 열이 발생되는데, 이 열이 열매체유탱크(106) 내부로 전달되어 열매체유의 온도를 상승시키게 된다.
일반적으로 LED(110)의 온도가 150℃를 넘어가면 소자의 수명이 급격히 감소하지만, 그 이하의 온도에서는 수명의 저하가 심하게 일어나지 않는다. 따라서 본 발명에서는 LED(110)가 100℃ 내지 150℃ 정도의 온도에서 동작이 이루어지도록 전류의 세기를 조절한다.
또한 메탈 PCB(108)는 플라스틱 PCB에 비하여 내열성이 커서 200℃ 이상의 온도에서도 변형이 생기지 않는 장점이 있다.
LED(110)에 공급되는 전류의 크기를 조절하여 발열 온도를 미세하게 조절하 는 방식은 기존에 공개된 각종 조절스위치(Dimming Switch)를 사용하는 것이어서 자세한 설명은 생략한다.
LED(110)에서 발생한 열은 메탈 PCB(108)를 통해 열매체유탱크(106) 내부로 전해진다. 열매체유탱크(106) 내부의 열매체유는 이 열에 의해 온도가 상승한 상태로 열매체유탱크(106) 측면에 있는 열매체유 공급관(112)을 따라 배출된다. 배출된 열매체유 공급관(112)은 펌프(114)에 의해 열교환기(116)로 유입된다.
열교환기(116)는 내부에 열매체유가 통과하는 파이프가 형성되며, 외부에는 다수의 방열핀(116a)이 구비되어 열전달이 용이하게 이루어지도록 한다.
열교환기(116)를 통과하면서 열매체유는 자신이 가지고 있던 열을 방열핀(116a)을 통해 외부로 방출한다.
열교환기(116) 하부에는 송풍팬(118)이 설치된다. 송풍팬(118)은 열교환기(116) 방향으로 바람을 발생시켜 온풍이 외부로 배출되도록 한다. 열교환기(116)에 의해 가열된 온풍은 케이스(102) 전면의 온풍배출구(102a)를 통해 나가면서 실내를 데워준다.
열교환기(116)를 통과하면서 열을 방출한 열매체유는 열매체유 회수관(120)을 통해 다시 열매체유탱크(106)로 들어오게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 2실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 온풍기의 정면 구조를 나타낸 단면도, 도 6은 도 4의 온풍기의 측면 구조를 나타낸 단면도이다.
2실시예에 따른 온풍기(200)에는 난방을 위한 온풍발생수단과 함께 수건이나 옷을 걸 수 있는 수건걸이대(230)가 케이스(202) 전면에 설치된다.
케이스(202) 내부의 상단에는 측면에 메탈 PCB(208)가 부착된 제1열매체유탱크(206)가 설치된다. 제1열매체유탱크(206)에는 열매체유가 저장되며, LED(210)에서 발생한 열에 의해 1차 가열되어 온도가 올라간 상태에서 제1공급관(212)을 통해 배출된다.
제1열매체유탱크(206)에서 배출된 열매체유는 제2열매체유탱크(214)에 들어가서 2차로 가열된다. 제2열매체유탱크(214) 역시 LED(218)가 다수 설치된 메탈 PCB(216)가 부착되어 있어서 열매체유 가열작용이 일어난다.
제2열매체유탱크(214)에서 2차로 가열된 열매체유는 제2공급관(220)을 따라 열교환기(222) 내부로 들어간다. 열교환기(222) 내부로 들어온 열매체유는 열을 방출한 후 펌프(228)에 의해 제1열매체유탱크(206)로 다시 돌아간다.
열교환기(222)의 상부에는 송풍팬(224)이 설치되어 온풍이 케이스(202) 외부로 배출되도록 한다.
1실시예에서와는 달리 열매체유탱크(206, 214)를 두 개로 구성하여 단계적인 가열이 이루어지도록 함으로써 열효율이 높아지도록 할 수 있다. 즉, 열매체유를 20℃만큼 올리는 경우, 2단으로 탱크를 구성하면 각각의 탱크에서 10℃만큼만 가열하면 원하는 온도로 열매체유를 가열할 수 있다.
한편, 도 7은 3실시예에 따른 온풍기의 측면 구조를 나타낸 단면도이다.
3실시예에 따른 온풍기(300)는 송풍팬을 구비하지 않아서 바람이 강제순환되지 않고 자연대류방식으로 난방을 한다. 케이스(302) 내부에는 열매체유탱크(304) 가 구비되어 있고, 열매체유탱크(304) 측면에는 메탈 PCB(306)와 LED(308)가 구비되어 있어서 전술한 방식과 같이 열매체유를 가열한다.
가열된 열매체유는 펌프(312)에 의해 열교환기(310) 내부를 통과하면서 열을 방출한다.
케이스(302)의 하단부에는 바퀴(304)가 설치되어 있어서 설치장소를 손쉽게 변경할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 온풍기의 정면 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 온풍기의 측면 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 2실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 온풍기의 정면 구조를 나타낸 단면도.
도 6은 도 4의 온풍기의 측면 구조를 나타낸 단면도.
도 7은 3실시예에 따른 온풍기의 측면 구조를 나타낸 단면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호설명**
100, 200, 300 : 온풍기 102, 202, 302 : 케이스
104, 204 : 제어판 106, 206, 214, 304 : 열매체유 탱크
108, 208, 216, 306 : 메탈 PCB 110, 210, 218, 308 : LED
116, 222, 310 : 열매체유 파이프

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 발광다이오드에서 발생한 열을 이용해 난방을 하는 온풍기로서,
    전면에 온풍배출구가 형성되며, 내부에 수납공간이 마련된 케이스와;
    상기 케이스의 전면 온풍배출구 상부에 부착되어 수건을 걸 수 있도록 하는 수건걸이대와;
    상기 케이스의 수납공간에 설치되며, 내부에 저장된 열매체유를 가열하여 온도를 올리는 열매체유탱크와;
    상기 열매체유탱크 측면과 밀착되게 설치되는 금속재질의 메탈 PCB(Printed Circuit Board)와;
    상기 메탈 PCB에 설치되는 다수의 LED(Light Emitting Diode)와;
    상기 LED에 직류전원을 공급하는 전원부와;
    상기 열매체유탱크와 관으로 연결되며, 상기 열매체유탱크로부터 공급된 고온의 열매체유가 내부를 통과하면서 외부의 방열핀을 통해 열을 방출하도록 하는 열교환기와;
    상기 열교환기 상부 또는 하부에 설치되어 상기 열교환기 방향으로 바람을 일으키는 송풍팬;을 포함하며,
    상기 열매체유탱크는
    다수의 LED가 구비된 메탈 PCB가 측면에 밀착 설치되어 내부의 열매체유를 가열하는 제1열매체유탱크와;
    다수의 LED가 구비된 메탈 PCB가 측면에 밀착 설치되어 상기 제1열매체유탱크로부터 공급되는 열매체유를 가열하는 제2열매체유탱크;를 포함하며,
    상기 열매체유가 상기 제1열매체유탱크와 상기 제2열매체유탱크를 통과하면서 단계적으로 가열되는 것을 특징으로 하며,
    상기 열매체유는
    광물에서 추출한 고점도 광유계 오일, 원유를 화학적 공정을 통해서 변형시켜 추출한 합성유계 오일 중 하나인 것을 특징으로 하는, 발광다이오드를 이용한 온풍기.
  5. 삭제
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