KR0130022Y1 - 냉열소자를 이용한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

[목적]

혹한기는 물론 냉매에 의해 강하된 영하 수 십도에서도 열교환통, 순환관등의 동파방지에 유효하고 또한 열교환율의 증대로 신속냉각과 에너지절약효과가 우수한 냉열 소자를 이용한 냉각장치를 제공하기 위한 것이다.

[구성]

냉매가 주입된 열교환통에 열소자와 냉소자로 이뤄진 냉열소자를 여러 개 조합한 냉열소자체를 설치하고, 열소자와 냉소자측에 방열판을 부착한 것에 있어서, 상기 냉매를 부동액(20)으로 하고, 상기 방열판(13,14)에는 통공(23)을 천공하여 표면적을 늘리고 냉매의 유동성도 높인 것이다

Description

냉열소자를 이용한 냉각장치

제1도는 냉열소자의 구조도

제2도는 냉각장치에 응용하기에 적합하게 조립한 냉열소자체의 예시도.

제3도는 냉열소자를 이용한 일실시예에 의한 냉각장치(정수기)의 일부를 절개한 정면도.

제4도는 냉열소자를 이용한 다른 실시예에 의한 냉각장치(에어컨)의 일부를 절개한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12: 냉열소자체 12a: 열소자

12b: 냉소자 13,14: 방열판

20: 부동액 23:통공

본 고안은 냉열소자를 이용한 냉각장치에 관한 것이며, 특히 혹한기는 물론 냉매에 의해 강하된 영하 수 십도에서도 열교환통, 순환관등의 동파방지와 열교환율의 증대에 따른 신속한 냉각이 가능한 냉열소자를 이용한 냉각장치에 관한 것이다.

종래의 냉각장치는 압축기로 냉매(프레온가스)를 압축하여 증발기로 보내서 증발기주변의 열을 회수하여 냉각시키는 것이었다. 그러나 냉매를 압축시켜 순환시키는 종전 냉각방식에 있어서의 냉각장치는 전력소모가 커 비경제적이고, 압축기의 가동소음 또한 컸다.

뿐만 아니라 냉매로서의 프레온가스는 오존층을 파괴하여 지구의 온난화를 초래하는 등 환경파괴의 주범으로 지목돼 사용폐기론까지 등장한지 오래이다. 프레온가스는 또 인체에 유해하므로 손쉽게 다룰 수 없는 물질이며, 이런 이유로 취급과 폐기시에는 각별한 주의가 요망된다. 게다가 수명이 한정된 까닭에 교체비용도 부담이 돼 왔다.

환경공해 및 인체에 유해한 프레온가스를 대체할 냉매로서 냉열소자를 이용한 냉각장치가 제안된 바 있다. 이 냉열소자는 제1도에 나타난 바와 같이, 제각기 방열관(c) 또는 (d)의 부착된 열소자(a)와 냉소자(b)를 열전도성이 우수한 금속제 브릿지(e)로 연결한 것이다. 이같은 냉열소자는 열소자(a)에 전류가 흐르는 동안에 냉소자(b)의 열을 회수하여 대기중으로 방출하므로서 냉소자(b)의 온도를 떨어뜨리고 냉소자(b)에서의 열교환작용에 따라 냉소자 부근의 공기나 물의 온도가 대기온 도 이하로 낮아지게 된다. 냉열소자간의 온도차는 20^oC정도이다.

예컨대, 제2도와 같이 열소자에 DC 12V전원을 연결하여 통전시켰을 때의 방열 온도가 20^oC라고 하면 냉소자는 0^oC가 되고, 냉열소자가 3겹으로 조립된 경우의 열소자의 방열온도가 30^oC였다면 냉소자는 -30^oC로 강하되는 것이다. 이와 같이 냉소자의 온도는 열소자의 열회수작용에 의하여 결정된다. 이러한 냉열소자를 냉각장치에 적용하면 대형에다 구조가 복잡하고 에너지소모량이 많은데다 소음도 큰 압축기와는 달리 희망하는 수준의 냉각효과를 경제적으로 얻을 수 있고 소음공해도 없다.

그럼에도 냉열소자를 이용한 종래의 냉각장치는 얼기쉬운 물을 열매로 사용하는 까닭에 혹한기 또는 냉각에 의해 영하로 떨어졌을 때 동파될 우려가 있었고, 각 방열판의 방열기능이 미흡한 탓에 냉각효율도 낮았다. 이 때문에 신속냉각과 더욱 낮은 영하의 온도가 요구되는 냉각장치로서는 적합치 않았다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 냉열소자를 이용한 냉각장치의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 혹한기나 냉매에 의해 강하된 영하에서도 동파방지효과가 우수하고, 방열판의 열교환성능이 개선돼 신속한 냉각효과를 볼수 있는 냉열소자를 이용한 냉각장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안은 영하에서도 얼지 않는 부동액을 냉매로 함으로써 가혹한 영하에서도 냉각장치가 동파되지 않도록 하고, 냉소자와 열소자용 방열판의 표면적을 증대시켜 열교환 성능을 개선함과 동시에 냉매의 유동성을 높여 냉각효과가 획기적으로 높아지게 구성한 냉각장치를 주된 특징으로 한다.

다음으로, 제3도 이하의 첨부도면을 참조하여 본고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

제3도에서, 통상의 냉열소자를 이용한 냉각장치는 열소자(12a)는 기외측을 향하고 냉소자(12b)는 기내측을 향하도록 배치한 냉열소자를 복층으로 조합한 냉열소자체(12)를 열교환통(11)상에 설치되어 있고, 열소자(12a)의 이면측과 냉소자(12b)의 전면측에는 각기 방열판(13,14)이 부착되어 있으며, 열소자측 방열판(13)의 전방에는 열방출용 송풍팬(15)이 그리고 열교환통(11)내에는 온도센서(16)가 부착되어 있다.

이러한 냉열소자식 냉각장치에 있어서, 본 고안은 열교환통(11)에서 순환관(18)을 거쳐 냉각통(17)과 라디에이터(19)를 돌아 열교환통(11)로 환수되는 순환사이클로써 라디에이터(19)에 인접한 피냉각체를 냉각시키는 냉매를 부동액(20)으로 한다. 부동액(20)은 혹한기는 물론 냉소자에 의한 영하 수 십도에서도 얼지 않고 냉각성능도 물에 비해 월등하다.

제4도는 냉각통(17)에 증발기(21)와 팬모터(22)가 추가된 에어컨에 본 고안을 적용한 경우를 나타낸 것이다. 에어컨은 열교환시간이 짧고 열교환량도 많은 점을 고려하여 냉열소자체(12)의 열소자(12a)와 냉소자(12b)는 숫적변화가 없고 다만 각각의 방열판(13,14)의 방열성능을 높아야 하는 점을 인식한 것으로, 방열판(13,14)에 판면을 관통하는 통공(23)을 뚫어서 방열판(13,14)의 표면적을 더욱 늘림과 동시에 부동액(20)의 유동성을 개선함으로써 열교환율을 높이고 방열판(13,14)의 경량화도 도모한 것이다.

방열판(13,14)이 통공(23)을 가짐에 따라 열소자측 방열판(13)은 열기를 신속히 방출하여 냉소자(12b)의 열을 더많이 그리고 신속히 빼앗고, 냉소자측 방열판(14)은 부동액(20)으로 부터 온기흡수를 촉진하여 부동액(20)의 액온을 신속히 강하시킴으로써 피냉각체의 신속한 냉각은 물론 빙점 이하의 저온화에 기여하게 된다.

열교환통(11)내에서의 열교환으로 온도가 낮아진 부동액(20)은 순환펌프(P)에 의해 강제로 빨려나가서 순환관(18)을 타고 피냉각체, 이를테면 정수기의 냉수통, 에어컨의 증발기 등으로 순환하여 열교환한 다음에 라디에이터(19)를 경유하여 열교환통(11)으로 환수된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 부동액을 냉매로 함으로써 냉소자에 의하여 냉매가 영하로 떨어지더라도 냉각장치가 동파될 우려가 없고, 부동액이 냉각성능의 증대에다 방열판의 표면적 확장이 보태지므로서 열교환성능이 개선돼 피냉각체의 신속한 냉각과 더낮은 온도로의 냉각이 가능하다.

Claims (1)

1. 냉매가 주입된 열교환통(11)의 주벽상에 열소자(12a)와 냉소자(12b)로 이뤄진 냉열소자체(12)가 설치되고, 열소자(12a)와 냉소자(12b)에는 방열판(13,14)이 부착되며, 열교환통(11)을 출발한 냉매가 냉각통(17)과 라디에이터(19) 또는 증발기(21)가 딸린 냉각통(17)과 라디에이터(19)를 경유한 후 열교환통(11)으로 환수되도록 한 것에 있어서, 냉매를 부동액(20)으로 하고, 상기 방열판(13,14)에는 판면을 관통하는 통공(23)을 천공하여 표면적 확대와 냉매의 유동성을 높인 냉열소자를 이용한 냉각장치.