KR100267734B1 - 반도체열전소자를 이용한 제품의 냉각장치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 냉열판(1)에 반도체 열전소자(4)의 설치 공간부(5)를 형성한, 플라스틱 케이스(9)를 개재하여 일체화 되도록 사출 성형한 다음, 다심동선(3a)를 피복시켜 형성한 리드선(3)의 일부(12)를 수밀이 되도록 납땜 처리하여 완전방수 구조로 형성한 구조의 반도체 열전소자(4)를 플라스틱 케이스(9)의 중앙부에 형성한 반도체 열전소자(4)의 설치요입부(5)에 위치시켜 오링(6)을 개재하며, 실리콘 라바(7)를 몰딩한 후, 방열판(2)을 접설하여 상기 알루미늄 냉열판(1)과 플라스틱 케이스(9)를 조임볼트(14)로서 체결하는 것에 의하여 반도체열전 소자(4)가 외부 공기와 접촉되지 않도록 완전 밀폐된 준진공상태로 결합하여 구성한 반도체열전소자를 이용한 제품의 냉각장치구조에 관한 것으로 제반 제품에 설치되는 냉각장치구조로 수명을 연장할수 있도록 함을 주목적으로 함과 아울러 냉각기능의 향상과 소비 전력의 절감 및 충격 흡수율의 향상으로 반도체열전소자를 안전하게 보호할 수 있도록 한 것임.

Description

반도체열전소자를 이용한 제품의 냉각장치구조

본 발명은 반도체 열전소자를 이용한 제품(김치냉장고,소형냉장고,차량용냉.온냉장고,항온항습기,동물침대,제습기,곡물보관고,화장품보관고,의료용항온기)의 냉각장치구조에 관한 것으로 내부 중앙에 열전소자의 설치공간부를 형성시킨 단열용 플라스틱케이스의 이면부를 알루미늄냉열판에 개재하여 일체화하도록 사출 성형한 다음, 다심동선을 피복시켜 형성한 리드선의 일부를 수밀이 되도록 납때처리하여 완전방수구조로 형성한 구조의 반도체 열전소자를 상기 플라스틱케이스의 중앙부에 형성한 요입공간부에 위치시켜 요입부의 둘레부를 오링과 실리콘 라바로서 처리한 후 상기 알루미늄 냉열판과 플라스틱케이스를 조임볼트로서 체결하여 반도체 열전소자가 외부 공기와 접촉되지 않도록 완전 밀폐된 준 진공상태의 구조가 되도록 결합하여 주므로서 반도체 열전소자의 수명을 연장할 수 있도록 하여 냉각기능의 향상과 소비전력의 절감 및 충격흡수율의 향상으로 반도체 열전소자를 안전하게 보호할 수 있도록 제안하였다.

본 발명은 상기 반도체 냉각장치를 구성하는 열전소자의 주변을 외부공기와의 전혀 접촉되지 않도록 완전 밀폐되는 준 진공상태의 구조로 형성하므로서 장기간 안전한 상태를 유지하여 수명을 연장할 수 있도록 하며, 냉각성능을 향상시키고, 소비전력의 절감 및 충격흡수율을 향상시켜 충격에 의한 반도체열전소자의 안정성 등을 향상시킬수 있도록 한 것이다.

종래의 반도체 냉각장치의 구조에 있어서는, 반도체 열전소자의 주변을 열전도성 구리TM 등을 개재하여 밀봉재 스폰지등으로 처리하였으므로 열전 소자 주변의 밀폐성이 불량 하였다.

이와 같은 종래의 반도체 냉각장치의 구조는 반도체 열전소자를 장기간 동작시키게 되면 열전소자의 온면과 냉면의 온도차(약70℃)로 인하여 열전 소자의 주변에 이슬맺힘(습기)이 발생하였으며 열전 소자의 반도체를 연결하여 주는 동판과 리드선의 내부동선이 외부 공기와의 접촉에 의하여 산화되거나 부식되어 반도체 소자가 파괴되어 냉장기능이 불능이 되어 버리거나 열전소자내의 반도체와 동판을 납땜한 부분 및 동판과 세라믹기판의 접촉면이 공기와의 접속으로 균열되거나 이완되어 장기간 사용할수 없었으며, 냉면의 열이 수분을 통하여 열궤환 현상(열손실)이 발생되어 열전소자의 성능이 점점 저하 되다가 불능이 되어 버리는 결점이 있다.

또한 구조적으로 알루미늄 냉열판과 방열판사이에 열전소자를 넣고, 강력한 힘으로 강제 조임되므로 금속체내에 납땜으로 고정된 반도체 소자는 미세한 충격에도 균열이 발생되어 열전소자가 파괴되는 등 미세한 충격에도 열전소자의 안전성이 취약하여 수명이 짧은 결점이 있다.

본 발명은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 열전 소자의 주변을 완전 밀폐하여 준진공상태의 구조로서 개선하였다. 즉 알루미늄 냉열판에는 단열용 플라스틱 케이스의 이면에 형성시킨 중앙 요입부를 개재하여 알루미늄 냉열판과 일체화되도록 사출 성형한 다음, 다심동선을 피복한 리드선의 일부를 수밀이 되도록 납땜처리하여 방수구조로 개선한 열전 소자를 상기 플라스틱 케이스의 중앙부에 형성시킨 반도체 열전소자의 설치요입부내에 위치시켜 그 둘레부에 형성시킨 내 외부요입홈에 오링을 끼움시키며, 열저항이 최소의 재료로 접촉되도록 방수용 실리콘 라바로 몰딩하여 방열판을 플라스틱 케이스와 접설시킨 상태에서 조임볼트를 방열판에서 플라스틱 케이스에 내장된 너트와 체결하므로서 열전소자의 주변이 외부 공기와 전혀 접촉이 되지 않는 완전 밀폐된 준진공 상태의 구조가 되도록 결합시켜서 된 것으로 냉각 성능의 향상과 소비전력의 절감을 향상시키도록 하며, 특히 열전소자의 안정성의 향상으로 그 수명을 연장할 수 있도록 함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 사시도

도 2는 본 발명의 분리사시도

도 3은 본 발명의 일부 절개 사시도

도 4는 다심동선의 단면도

도 5는 본 발명의 단면도

도 6은 종래의 열전소자의 문제점을 설명하기 위한 조립도

도 7은 본 발명의 제1실시예로서 김치냉장고에 설치한 상태의 단면도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 알루미늄 냉열판

2: 방열판

3: 리드선

3a: 다심동선

4: 열전소자(반도체)

5: 열전소자의 설치 요입부

6: 오링

6a:오링 끼움용 요입홈

7:방수용 실리콘 라바

7a: 실리콘라바의 몰딩용 요입홈

8: 너트구멍

9: 플라스틱 케이스

10: 이면 중앙요입부

11,11a: 세라믹 박판

12: 납땜처리부

12a : 실리콘 접착제

13 : 볼트구멍

14 : 조임볼트

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 구성은 다음과 같다.

알루미늄 냉열판(1)과 방열판(2)의 사이에 리드선(3)의 일부에 납땜처리부(12)를 형성하여 인출시킨 반도체열전소자(4)를 개재하여 결합되는 통상의 구조에 있어서, 중앙부에 반도체열전소자(4)의 설치요입부(5)를 형성하며, 상기 반도체열전소자(4)의 설치 요입부(5)의 둘레부에는 오링(6)의 끼움용 요입홈(6a)과 방수용 실리콘 라바(7)의 몰딩용 요입홈(7a)를 형성하여, 그 둘레부의 사방에 너트 구멍(8)을 일체화되게 내장하는 플라스틱 케이스(9)를 형성하였다. 또한 상기 플라스틱 케이스(9)에는 열전 소자(4)의 설치 요입부(5)를 형성하는 이면부에는 알루미늄 냉열판(1)과 일체화 되도록 결합하는 이면 중앙요입부(10)를 형성하였다.

이와같은 구조로 형성한 플라스틱 케이스(9)의 이면 중앙 요입부(10)를 통상의 알루미늄 냉열판(1)에 끼워 맞춤식으로 개재하여 일체화되도록 사출 성형한 다음, 상기 반도체열전 소자(4)의 설치 요입부(5)에 세라믹 박판(11)을 위치시키고, 다심동선(3a)를 피복처리한 리드선(3)의 일부를 외부 공기유통이 차단되도록 납땜처리부(12)를 형성한한 후, 실리콘 접착제(12a)를 몰딩하여 외부 공기와 완전 밀폐되게 수밀이 되도록 처리하여 완전 방수구조로 형성한 반도체열전소자(4)를, 상기 플라스틱 케이스(9)의 중앙부에 형성한 열전소자(4)의 설치 요입부(5)에 위치시킨 상기 세라믹 박판(11)의 상부에 위치시켜 또 하나의 세라믹 박판(11a)를 순차적으로 층접시킨다.

이와 같은 상태에서 반도체열전소자(4)의 설치 요입부(5)의 둘레부에 형성되어 현출된 오링(6)의 끼움용 요입홈(6a)에는 오링(6)을 개재하며, 실리콘 라바(7)의 몰딩용 공간부(7a)에는, 방수용 실리콘 라바(7)을 몰딩한 다음, 상기 플라스틱 케이스(9)의 너트구멍(8)과 동일한 위치에 볼트구멍(13)을 뚫은 방열판(2)를 접설하여 방열판(2)과 플라스틱 케이스(9)를 조임볼트(14)로서 체결하여 반도체열전 소자(4)의 주변을 외부공기와 접촉이 되지 않도록 완전 밀폐된 준진공상태의 구조로 결합하였다.

도면의 미 설명부호 14a는 알루미늄 냉열판(1)과 플라스틱 케이스(9)의 끼워맞춤부에 몰딩하는 실리콘 접착제, 15는 반도체열전소자를 이용한 제1실시예의 제품인 김치 냉장고 몸체, 16은 김치 냉장고 몸체(15)에 착설하는 결착구멍, 17은 김치 냉장고 몸체(15)의 내부에 형성된 김치통 저장실, 18은, 김치통 저장실(17)의 내부에 공기가 회류 유통되도록 내장 설치하는 김치통을 표시한 것이다.

이와 같은 본 발명은 알루미늄 냉열판(1)에 단열용 플라스틱 케이스(9)를 개재하여 일체화되도록 사출 성형한 후 알루미늄 냉열판(1)과 플라스틱 케이스(9)의 끼워 맞춤부의 둘레부를 실리콘 접착제(14a)로서 몰딩하므로서 플라스틱 케이스(9)의 중앙부에 형성시킨 구조의 반도체열전소자(4)의 설치 요입부(5)에 세라믹 박판(11)과 반도체열전소자(4)와 수밀이 되도록 납땜 처리한 다심동선(3a)구조의 리드선(3)(3a)을 인출시킨 방수 구조의 열전소자(4) 및 세라믹판(11a)을 순차적으로 개재하여 반도체열전소자(4)의 설치요입부(5)의 둘레부에 형성시킨 오링 끼움용 요입홈(6a)에는 오링(6)을 끼워 물림시키고, 실리콘 라바(7)의 몰딩용 요입홈(7a)에는 실리콘 라바(7)를 몰딩시킨 다음 방열판(2)을 접설하여 조임볼트(14)로 체결하므로서 반도체열전 소자(4)의 주변이 외부공기와 전혀 접촉이 될 수 없음은 물론 사용중에 반도체 열전소자(4)에 수분이 전혀 침투하는 일이 없는 완전 밀폐 상태의 준진공상태의 구조로 결합된다.

이와같이 결합되어 구성된 본 발명은, 반도체 냉각 장치를 구성하는 반도체열전 소자의 주변을 완전 밀폐되는 준진공 상태의 구조로 형성하므로서 반도체열전소자가 외부공기와 유통되는 일이 없으므로 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 소비 전력의 절감은 물론 특히 플라스틱 케이스의 탄력성으로 인하여 충격 흡수율을 향상시켜 과대한 하중을 방지하므로서 충격에 의한 열전 소자의 안정성을 향상시켜 열전소자가 파괴되는 일이 없이 그 수명을 연장할 수 있다.

Claims (2)

1. 알루미늄 냉열판(1)과 방열판(2)의 사이에 리드선(3)를 인출시킨 반도체열전소자(4)를 개재하여 결합되는 통상의 구조에 있어서,

   중앙부에 반도체열전소자(4)의 설치 요입부(5)를 형성하며 그 둘레부에 오링(6)의 끼움용 요입홈(6a)과 실리콘 라바(7)의 몰딩용 요입홈(7a), 너트 구멍(8) 및 이면 중앙요입부(10)을 형성시킨 플라스틱 케이스(9)의 이면 중앙요입부(10)를 상기 알루미늄 냉열판(1)에 끼워맞춤식으로 개재하여 일체화되도록 사출성형한 다음, 상기 플라스틱케이스(9)의 설치요입부(5)내에 세라믹 박판(11)과 반도체열전 소자(4) 및 세라믹 박판(11a)를 순차적으로 위치시키며, 그 둘레부에 형성시킨 끼움용 요입홈(6a)에는 오링(6)을 개재하며, 몰딩용 요입홈(7a)에는 방수용 실리콘 라바(7)을 몰딩한 후, 방열판(2)를 접설하여 상기 플라스틱 케이스(9)와 조임볼트(14)로서 체결하여 반도체열전소자(4)의 주변을 외부 공기와 접촉되는 일이 없이 완전 밀폐된 준진공상태가 되도록 구성함을 특징으로 하는 반도체열전소자를 이용한 제품의 냉각장치구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   플라스틱 케이스(9)의 설치 요입부(5)내에 완전 밀폐된 준진공 상태로 내설시킨 반도체열전 소자(4)에 접속시켜 인출한 다심동선(3a)를 피복시킨 리드선(3)의 일부에 납땜처리부(12)를 형성한 후, 실리콘 접착제(12a)를 몰딩하여 외부 공기와 완전 밀폐되게 수밀이 되도록 처리하여 완전 방수구조 되도록 구성함을 특징으로 하는 반도체 열전소자를 이용한 제품의 냉각장치구조.