KR100407049B1 - Refrigerator Utilizing Peltier Element - Google Patents
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Abstract
열전소자의 흡열기능 및 방열기능을 향상시킬 수 있도록 설치구조를 개선한 열전소자를 이용한 냉장고가 개시된다. 본 발명은 단열벽에 설치된 열전소자와, 상기 열전소자의 흡열부와 열교환하는 저온 열교환수단과, 상기 열전소자의 발열부와 열교환하는 고온 열교환수단을 구비하여 저장공간을 냉각시키는 냉장고에 있어서, 상기 열전소자의 상하부의 단열벽에는 상기 단열벽의 두께로부터 상기 열전소자의 두께로 감소하여 이루어진 두께 감소부가 형성되며, 상기 저온 열교환수단은 그 내측면이 상기 열전소자의 흡열부와 상기 두께 감소부에 접촉하여 배치되며, 상기 고온 열교환수단은 그 내측면이 상기 열전소자의 발열부와 상기 두께 감소부에 접촉하여 배치된 것을 특징으로 한다.Disclosed is a refrigerator using a thermoelectric element having an improved installation structure to improve a heat absorbing function and a heat radiating function of a thermoelectric element. According to an aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric element installed on an insulating wall, a low temperature heat exchange means for exchanging heat with a heat absorbing portion of the thermoelectric element, and a high temperature heat exchange means for exchanging heat with a heat generating portion of the thermoelectric element. In the upper and lower heat insulating walls of the thermoelectric element, a thickness reducing part formed by reducing the thickness of the thermal element from the thickness of the heat insulating wall is formed, and the low temperature heat exchange means has an inner surface thereof at the heat absorbing part and the thickness reducing part of the thermoelectric element. The high temperature heat exchange means is disposed in contact with the inner surface of the thermoelectric element and the thickness reducing portion.
Description
본 발명은 열전소자를 이용한 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소자가 설치되는 냉장고의 단열벽 구조를 개선하여 열전소자의 흡열기능 및 방열기능을 향상시키도록 한 열전소자를 이용한 냉장고에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerator using a thermoelectric element, and more particularly to a refrigerator using a thermoelectric element to improve the heat absorbing function and heat dissipation function of the thermoelectric element by improving the insulating wall structure of the refrigerator in which the thermoelectric element is installed. .
일반적으로 냉장고는 압축기와 응축기, 그리고 증발기를 구비하여 이루어지는 냉동사이클을 이용하여 각종 식품의 신선도를 장기간 유지하여 보관할 수 있도록 한 장치이다. 그러나 냉동사이클을 이용하는 기존의 냉장고는 압축기와 팬모터 등과 같은 구동장치가 필요하게 되어 소음이 불가피하게 되고, 냉동사이클을 구성하기 위한 많은 장치들이 요구되어 제작비용과 제작시간이 많이 소요하게 되며, 오존층을 파괴하는 냉매가 사용되기 때문에 환경문제가 대두되는 단점이 있다.In general, a refrigerator is a device that can maintain and maintain the freshness of various foods for a long time using a refrigeration cycle including a compressor, a condenser, and an evaporator. However, the existing refrigerator using a refrigeration cycle requires a driving device such as a compressor and a fan motor, noise is inevitable, and many devices are required for constructing the refrigeration cycle, which requires a lot of manufacturing cost and production time, ozone layer There is a disadvantage that the environmental problem is raised because the refrigerant to destroy the use.
이러한 기존의 냉동사이클의 단점을 해소하기 위해 최근에는 열전소자를 이용한 냉장고가 개발되었다. 열전소자는 2종의 서로 다른 금속을 결합시키거나 또는 n형 반도체와 p형 반도체를 상호 접합시켜서 이루어진 소자로서 이 소자에 직류 전류를 가하면 양 금속표면에서 흡열반응과 발열반응이 일어나는 특성을 가지게 된다. 따라서, 열전소자의 흡열부위에 열교환기를 설치하게 되면 주위공간을 냉각시킬 수 있으며, 반대로 발열부위에 열교환기를 설치하게 되면 주위공간의 온도를 상승시키게 할 수 있는 것이다.Recently, a refrigerator using a thermoelectric element has been developed to solve the disadvantages of the conventional refrigeration cycle. A thermoelectric element is a device made by combining two different metals or by bonding an n-type semiconductor and a p-type semiconductor to each other. When a direct current is applied to the device, endothermic and exothermic reactions occur on both metal surfaces. . Therefore, when the heat exchanger is installed on the heat absorbing portion of the thermoelectric element, the surrounding space can be cooled. On the contrary, when the heat exchanger is installed on the heat generating portion, the temperature of the surrounding space can be increased.
이 열전소자를 이용한 냉각방식의 특징은 후레온 등과 같은 냉매 가스를 사용하지 않고, 압축기와 같은 구동장치가 없으므로 환경파괴나 작동소음이 거의 발생하지 않으며, 크기가 작기 때문에 설치하기가 매우 용이하다는 것이다.The characteristic of the cooling method using the thermoelectric element is that it does not use a refrigerant gas such as a freon, and there is no driving device such as a compressor, so that almost no environmental destruction or operation noise occurs, and because of its small size, it is very easy to install. .
통상적으로 발열부 주위의 온도가 30?? 정도인 경우에 열전소자의 흡열작용에 의해 흡열부 주위에서의 온도는 약 3?? 정도로 유지될 수 있으며, 발열부 주위의 온도가 낮아지면 흡열부 주위의 온도는 더 낮아질 수 있는 것이다. 따라서 이러한 열전소자의 흡열부를 저장공간에 배치하고 발열부를 케이스의 외부에 배치하여, 열전소자에 공급되는 전류의 크기와 시간을 조절하게 되면 저장공간을 냉장 또는 냉동시킬 수 있는 냉장고로 사용할 수 있게 되는 것이다.Typically, the temperature around the heating element is 30 ?? At the temperature of about 3 ° C, due to the endothermic action of the thermoelectric element, The temperature around the heat generating portion may be lowered as the temperature around the heat generating portion decreases. Therefore, by placing the heat absorbing portion of the thermoelectric element in the storage space and the heat generating portion outside the case, if the size and time of the current supplied to the thermoelectric element is adjusted, the storage space can be used as a refrigerator that can refrigerate or freeze. will be.
도 1은 이러한 열전소자를 이용한 종래의 냉장고의 내부구조를 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 냉장고에서 열전소자 주위의 구조를 확대하여 도시한 부분 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 종래의 열전소자를 이용한 냉장고는 박스형상을 이루며 외부와 단열되도록 마련된 단열벽(2)에 의해 둘러싸여져서 그 내부에 저장공간(3)을 형성하는 캐비넷(1)과, 이 캐비넷(1)의 개방된 전면에 설치되어 저장공간(3)을 개폐하는 도어(4)에 의해 외관이 형성된다.1 is a view showing the internal structure of a conventional refrigerator using such a thermoelectric element, Figure 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing the structure around the thermoelectric element in the refrigerator of FIG. As shown in the drawing, a refrigerator using a conventional thermoelectric element is formed in a box shape and is surrounded by a heat insulating wall 2 provided to be insulated from the outside to form a storage space 3 therein, and The exterior is formed by the door 4 installed on the open front of the cabinet 1 to open and close the storage space 3.
캐비넷(1)의 후측의 단열벽(2)에는 흡열부(11)와 발열부(12)가 마련된 열전소자(10)가 내장되어 있는데, 이 열전소자(10)의 흡열부(11)는 저장공간(3)에 위치하여 그 표면에 저온탱크(13)가 부착되어 있으며, 발열부(12)는 알루미늄과 같이 열전도도가 높은 열전도체(21)를 매개로 하여 고온탱크(22)와 연결되어 있다.The thermal insulation element 2 provided with the heat absorbing part 11 and the heat generating part 12 is built in the heat insulation wall 2 of the rear side of the cabinet 1, and the heat absorbing part 11 of the thermoelectric element 10 is stored. The low temperature tank 13 is attached to the surface of the space 3, and the heat generating part 12 is connected to the high temperature tank 22 through a heat conductor 21 having high thermal conductivity such as aluminum. have.
저온탱크(13)의 하부에는 저온 열교환기(14)와 송풍팬(15)이 배치되어 있으며, 이 저온탱크(13)와 저온 열교환기(14), 그리고 송풍팬(15)은 저장공간(3) 내에서 냉기덕트(16)에 의해 둘러싸여진다.A low temperature heat exchanger 14 and a blower fan 15 are disposed below the low temperature tank 13, and the low temperature tank 13, the low temperature heat exchanger 14, and the blower fan 15 have a storage space 3. Is surrounded by a cold air duct (16).
저온탱크(13)의 내부에는 냉매제가 수용되어 있으며, 저온탱크(13)와 저온 열교환기(14)는 냉각된 냉매제가 저온탱크(13)로부터 유출되어 저온 열교환기(14)로 배출시키기 위한 냉매제 유출관(17)과, 저온 열교환기(14)와 열교환된 냉매제를다시 저온탱크(13)로 유입시키기 위한 냉매제 유입관(18)에 의해 연결되어 있다.Refrigerant is contained in the low temperature tank (13), the low temperature tank (13) and the low temperature heat exchanger (14) is a refrigerant for cooling the coolant flows out of the low temperature tank (13) to discharge to the low temperature heat exchanger (14) The outlet pipe 17 and the low temperature heat exchanger 14 are connected by a refrigerant agent inlet tube 18 for introducing the refrigerant exchanged back into the low temperature tank 13.
송풍팬(15)이 위치된 냉기덕트(16)의 하부에는 저온 열교환기(14)와 열교환된 냉기를 저장공간(3)으로 배출시키기 위한 냉기 배출구(16a)가 마련되어 있으며, 냉기덕트(16)의 상부에는 저장공간(3)을 순환한 냉기를 유입시키기 위한 냉기 유입구(16b)가 마련되어 있다.The cold air duct 16a is provided at a lower portion of the cold air duct 16 in which the blower fan 15 is positioned to discharge cold air heat-exchanged with the low temperature heat exchanger 14 to the storage space 3, and the cold air duct 16 is provided. In the upper portion of the cold air inlet 16b for introducing cold air circulated through the storage space (3) is provided.
한편, 열전도체(21)를 매개로 하여 열전소자(10)의 발열부(12)와 연결되어 있는 고온탱크(22)의 상부에는 방열덕트(25)에 의해 둘러싸여진 고온 열교환기(23)와 송풍팬(24)이 배치되어 있다.On the other hand, the high temperature heat exchanger 23 surrounded by the heat dissipation duct 25 and the upper portion of the high temperature tank 22 connected to the heat generating portion 12 of the thermoelectric element 10 through the heat conductor 21 and Blowing fan 24 is arranged.
고온탱크(22)의 내부에는 냉각제가 수용되어 있으며, 고온탱크(22)와 고온 열교환기(23)는 발열부(12)의 열을 흡수하여 고온으로 된 냉각제가 고온탱크(22)로부터 기화하여 고온 열교환기(23)로 보내지기 위한 냉각제 유출관(26)과, 고온 열교환기(23)에서 냉각된 냉각제를 다시 고온 탱크(22)로 유입시키기 위한 냉각제 유입관(27)에 의해 연결되어 있다.The coolant is accommodated in the high temperature tank 22, and the high temperature tank 22 and the high temperature heat exchanger 23 absorb heat from the heat generating part 12, and the coolant that has become high temperature vaporizes from the high temperature tank 22. It is connected by the coolant outlet pipe 26 for sending to the high temperature heat exchanger 23, and the coolant inlet pipe 27 for introducing the coolant cooled by the high temperature heat exchanger 23 back into the high temperature tank 22. .
방열덕트(25)의 하부에는 고온탱크(22)와 고온 열교환기(23)를 냉각시키기 위해 주위공기를 유입시키기 위한 공기 유입구(25a)가 마련되어 있으며, 송풍팬(24)이 위치된 방열덕트(25)의 상부에는 고온탱크(22)와 고온 열교환기(23)를 냉각시킨 공기를 다시 외부로 배출시키기 위한 공기 배출구(25b)가 마련되어 있다.An air inlet 25a for introducing ambient air to cool the high temperature tank 22 and the high temperature heat exchanger 23 is provided below the heat dissipation duct 25, and the heat dissipation duct in which the blower fan 24 is positioned ( An air outlet 25b for discharging the air cooled by the high temperature tank 22 and the high temperature heat exchanger 23 to the outside is provided at the upper portion.
상기와 같이 구성된 열전소자를 이용한 냉장고에 있어서, 열전소자(10)에 직류 전류를 가하게 되면 열전소자(10)의 흡열부(11)는 온도가 낮아지게 되어 저온탱크(13) 내의 냉매제가 냉각되면서 냉매제 유출관(17)을 통하여 저온 열교환기(14)로 보내진다. 저온 열교환기(14)를 유동하는 냉매제는 송풍팬(15)에 의해 냉기 유입구(16b)를 통해 냉기덕트(16)로 유입된 공기와 열교환되면서 기화되고, 이 기화된 냉매제는 냉매제 유입관(18)을 따라 유동하여 다시 저온탱크(13)로 유입되는 것이다. 냉기덕트(16)로 유입된 공기는 저온 열교환기(14)에 의해 냉각된 후에 냉기 배출구(16a)를 통하여 저장공간(3)으로 보내져서 저장공간(3)을 냉각시키게 된다.In the refrigerator using the thermoelectric element configured as described above, when a direct current is applied to the thermoelectric element 10, the endothermic portion 11 of the thermoelectric element 10 is lowered in temperature, and the refrigerant in the low temperature tank 13 is cooled. The refrigerant is sent to the low temperature heat exchanger 14 through the outlet pipe 17. The refrigerant flowing through the low temperature heat exchanger (14) is evaporated by heat exchange with air introduced into the cold air duct (16) through the cold air inlet (16b) by the blower fan (15). Flow along) is to flow back into the low temperature tank (13). The air introduced into the cold air duct 16 is cooled by the low temperature heat exchanger 14 and then sent to the storage space 3 through the cold air outlet 16a to cool the storage space 3.
한편, 열전소자(10)의 발열부(12)는 온도가 높아지게 되는데, 이 발열부(12)에서 발생된 열은 열전도체(21)로 전도되어서 고온탱크(22)로 전달되게 된다. 이에 따라 고온탱크(22) 내의 냉각제가 가열됨으로써 기화되어 냉각제 유출관(26)을 통해 고온 열교환기(23)로 보내진다. 고온 열교환기(23)에서 냉매제는 송풍팬(24)에 의해 공기 유입구(25a)를 통해 방열덕트(25)로 유입된 공기와 열교환되어 냉각된 후, 냉각제 유입관(27)을 통해 다시 고온탱크(22)로 보내지게 되고, 방열덕트(25)로 유입된 공기는 공기 배출구(25b)를 통해 외부로 배출된다.On the other hand, the heat generating portion 12 of the thermoelectric element 10 is increased in temperature, the heat generated in the heat generating portion 12 is conducted to the heat conductor 21 is transferred to the high temperature tank 22. Thereby, the coolant in the high temperature tank 22 is vaporized by heating, and is sent to the high temperature heat exchanger 23 through the coolant outlet pipe 26. In the high temperature heat exchanger (23), the refrigerant agent is cooled by heat exchange with the air introduced into the heat dissipation duct (25) through the air inlet (25a) by the blower fan (24), and then the high temperature tank again through the coolant inlet pipe (27). It is sent to 22, the air introduced into the heat radiation duct 25 is discharged to the outside through the air outlet (25b).
상기와 같은 동작에 의해 열전소자(10)의 흡열부(11)는 저온으로 유지되어 저장공간(3)을 냉각시키게 되고, 열전소자(10)의 발열부(12)에서 발생한 열은 방열될 수 있게 된다.By the above operation, the heat absorbing part 11 of the thermoelectric element 10 is kept at a low temperature to cool the storage space 3, and the heat generated from the heat generating part 12 of the thermoelectric element 10 may be dissipated. Will be.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래기술에 따른 열전소자를 이용한 냉장고는 열전소자(10)가 단열벽(2)의 내부에 배치되는 구조로 이루어지는데, 열전소자(10)는 비교적 얇은 두께를 가지는 반면에, 단열벽(2)은 냉장고의 저장공간(3)을 단열시키기 위해 열전소자(10)의 두께보다 훨씬 큰 두께를 가져야 하기 때문에, 열전소자(10)의 흡열특성과 방열특성을 충분히 이용할 수 없는 단점이 있게 된다.However, the refrigerator using the thermoelectric element according to the prior art configured as described above has a structure in which the thermoelectric element 10 is disposed inside the heat insulation wall 2, while the thermoelectric element 10 has a relatively thin thickness. In order to insulate the storage space 3 of the refrigerator, the heat insulating wall 2 must have a thickness much larger than that of the thermoelectric element 10, and thus the endothermic and heat dissipating characteristics of the thermoelectric element 10 cannot be sufficiently utilized. There are disadvantages.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 열전소자(10)는 그 상하부가 두꺼운 단열재(2)에 의해 막혀져 있기 때문에, 열전소자(10)의 흡열부(11)는 그 전면의 면적만을 통해서 저온탱크(13)와 접촉하게 되어 전열 면적이 제한되게 되고, 열전소자(10)의 발열부(11)는 별도의 열전도체(21)를 통해서 고온탱크(22)와 열교환되어야 하므로, 설치구조가 복잡하게 될 뿐만 아니라 발열부(11)에서 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 없는 것이다. 따라서, 종래의 열전소자를 이용한 냉장고는 열전소자(10)의 흡열기능과 방열기능이 효율적으로 이루어질 수 없어서 저장공간을 저온으로 유지시키는데 한계가 있게 된다.That is, as shown in Fig. 2, since the upper and lower portions of the thermoelectric element 10 are blocked by the thick heat insulating material 2, the heat absorbing portion 11 of the thermoelectric element 10 is low temperature only through the area of the front surface thereof. In contact with the tank 13, the heat transfer area is limited, and the heat generating portion 11 of the thermoelectric element 10 must be heat-exchanged with the high temperature tank 22 through a separate heat conductor 21, so that the installation structure is complicated. Not only will it not be able to effectively release the heat generated in the heat generating portion (11). Therefore, the refrigerator using the conventional thermoelectric element has a limit in maintaining the storage space at a low temperature because the heat absorbing function and the heat radiating function of the thermoelectric element 10 cannot be efficiently performed.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열전소자의 흡열기능 및 방열기능을 향상시킬 수 있도록 설치구조를 개선한 열전소자를 이용한 냉장고를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a refrigerator using a thermoelectric element having an improved installation structure to improve the heat absorbing function and heat dissipation function of the thermoelectric element.
도 1은 종래기술에 따른 열전소자를 이용한 냉장고의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a refrigerator using a thermoelectric device according to the prior art.
도 2는 도 1의 냉장고에서 열전소자 주위의 구조를 확대하여 도시한 부분 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a structure around a thermoelectric element in the refrigerator of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a refrigerator using a thermoelectric device according to the present invention.
도 4는 도 3의 냉장고에서 열전소자 주위의 구조를 확대하여 도시한 부분 단면도이다.4 is an enlarged partial cross-sectional view illustrating a structure around a thermoelectric element in the refrigerator of FIG. 3.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
10: 열전소자 11: 흡열부10: thermoelectric element 11: heat absorbing portion
12: 발열부 13: 저온탱크12: heating unit 13: low temperature tank
14: 저온 열교환기 22: 고온탱크14: low temperature heat exchanger 22: high temperature tank
23: 고온 열교환기 30: 단열벽23: high temperature heat exchanger 30: insulation wall
30a: 두께 감소부 40: 열반사판30a: thickness reduction portion 40: heat reflection plate
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving this object,
단열벽에 설치된 열전소자와, 상기 열전소자의 흡열부와 열교환하는 저온 열교환수단과, 상기 열전소자의 발열부와 열교환하는 고온 열교환수단을 구비하여 저장공간을 냉각시키는 냉장고에 있어서,A refrigerator for cooling a storage space having a thermoelectric element provided in a heat insulating wall, low temperature heat exchange means for exchanging heat with a heat absorbing portion of the thermoelectric element, and high temperature heat exchange means for exchanging heat with a heat generating portion of the thermoelectric element,
상기 열전소자와 접촉하는 단열벽에는 상기 단열벽의 두께로부터 상기 열전소자의 두께로 감소하여 이루어진 두께 감소부가 형성되며,The heat insulation wall which is in contact with the thermoelectric element is formed with a thickness reduction part formed by reducing the thickness of the heat insulation wall from the thickness of the thermoelectric element,
상기 저온 열교환수단은 그 내측면이 상기 열전소자의 흡열부와 상기 두께 감소부에 접촉하여 배치되며, 상기 고온 열교환수단은 그 내측면이 상기 열전소자의 발열부와 상기 두께 감소부에 접촉하여 배치된 것을 특징으로 한다.The low temperature heat exchange means has an inner surface in contact with the heat absorbing portion and the thickness reducing portion of the thermoelectric element, and the high temperature heat exchange means has an inner surface in contact with the heat generating portion and the thickness reducing portion of the thermoelectric element. It is characterized by.
또한, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고는 상기 두께 감소부의 내부에 열전소자의 흡열부와 발열부를 구획하도록 종방향으로 배치된 열반사판이 설치되어 상기 흡열부와 발열부 사이의 열전달을 차단시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerator using a thermoelectric element according to the present invention is provided with a heat reflector disposed in the longitudinal direction to partition the heat absorbing portion and the heat generating portion of the thermoelectric element inside the thickness reducing portion to block heat transfer between the heat absorbing portion and the heat generating portion. It is characterized by.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 기술할 것이다. 본 발명의 실시예를 기술하는데 있어서, 도 1과 도 2에 도시된 종래기술의 구성요소들과 동일한 구성요소들은 동일한 부호를 부여하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment according to the present invention. In describing an embodiment of the present invention, the same components as those of the prior art shown in FIGS. 1 and 2 will be described with the same reference numerals.
도 3은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고의 내부구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 냉장고에서 열전소자 주위의 구조를 확대하여 도시한 부분 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고는 전면이 개방되며 단열벽(30)에 의해 둘러싸여져서 그 내부에 저장공간(3)을 형성하는 캐비넷(1)과, 이 캐비넷(1)의 개방된 전면에 설치되어 저장공간(3)을 개폐하는 도어(4)를 구비한다.3 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a refrigerator using a thermoelectric device according to the present invention, and FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of a structure around a thermoelectric device in the refrigerator of FIG. 3. As shown in the drawing, a refrigerator using a thermoelectric device according to the present invention has a cabinet 1 having a front surface open and surrounded by a heat insulating wall 30 to form a storage space 3 therein, and the cabinet 1 It is installed on the open front of the door having a door (4) for opening and closing the storage space (3).
캐비넷(1)의 후측의 단열벽(30)에는 흡열부(11)와 발열부(12)가 마련된 열전소자(10)가 내장되는데, 이 열전소자(10)가 배치된 단열벽(30)의 상부와 하부에는 단열벽(30)의 두께보다 작은 두께로 형성된 두께 감소부(30a)가 마련된다. 이 두께 감소부(30a)는 단열벽(30)의 두께로부터 열전소자(10)의 두께까지 점차로 감소하도록 테이퍼 형상으로 이루어진다.The heat insulating wall 30 on the rear side of the cabinet 1 includes a thermoelectric element 10 provided with a heat absorbing portion 11 and a heat generating portion 12, and the heat insulating wall 30 on which the thermoelectric element 10 is disposed is provided. The upper and lower portions are provided with a thickness reducing portion 30a formed to have a thickness smaller than that of the heat insulation wall 30. The thickness reducing portion 30a is formed in a tapered shape so as to gradually decrease from the thickness of the heat insulation wall 30 to the thickness of the thermoelectric element 10.
열전소자(10)의 흡열부(11)와 두께 감소부(30a)의 전면에는 흡열부(11)에 의해 냉각되는 저온 열교환수단으로 기능하는 저온탱크(41)가 부착되어 있으며, 발열부(12)와 두께 감소부(30a)의 후면에는 발열부(11)로부터 열을 빼앗는 고온 열교환수단으로 기능하는 고온탱크(42)가 부착되어 있다.On the front of the heat absorbing portion 11 and the thickness reducing portion 30a of the thermoelectric element 10 is attached a low temperature tank 41 which functions as a low temperature heat exchange means that is cooled by the heat absorbing portion 11, and the heat generating portion 12 And a high temperature tank 42 which functions as a high temperature heat exchange means for taking heat away from the heat generating portion 11.
상기와 같이, 본 발명의 저온탱크(41)는 그 후면의 중심부가 열전소자(10)의 흡열부(11)와 직접 접촉하며, 그 상하부는 두께가 얇게 형성된 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)에 접촉하도록 배치됨으로써 흡열부(11)에 의해 효율적으로 냉각될 수 있게 되며, 마찬가지로 본 발명의 고온탱크(42)는 그 후면이 열전소자(10)의 발열부(12)와 두께 감소부(30a)와 직접 접촉하도록 배치됨으로써 발열부(12)로부터 효율적으로 열을 빼앗을 수 있게 된다.As described above, in the low temperature tank 41 of the present invention, the central portion of the rear surface thereof is in direct contact with the heat absorbing portion 11 of the thermoelectric element 10, and the upper and lower portions thereof have a thickness reduction portion of the heat insulation wall 30 having a thin thickness. By being placed in contact with the 30a, the heat absorbing portion 11 can be efficiently cooled. Similarly, the high temperature tank 42 of the present invention has a rear surface thereof which is reduced in thickness with the heat generating portion 12 of the thermoelectric element 10. By being placed in direct contact with the portion 30a, it is possible to efficiently take heat away from the heat generating portion 12.
또한, 두께 감소부(30a)에는 본 발명의 특징적인 구성요소로서 열반사판(40)이 설치되어 있다. 이 열반사판(40)은 각각 열전소자(10)의 상단과 하단으로부터 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)로 연장하여 두께 감소부(30a)의 중심을 종방향으로 구획하도록 배치된다. 이러한 열반사판(40)에 의해 두께가 얇은 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)를 통하여 열전소자(10)의 발열부(12)로부터 흡열부(11), 또는 흡열부(11)로부터 발열부(112)로 전달되는 복사열이나 전도열이 차단됨으로써 두께가 얇게 형성되어 흡열부(11)와 단열부(12) 사이의 단열기능이 떨어지게 되는 두께 감소부(30a)의 단점이 보완되면서 열전소자(10)의 흡열부(11)와 발열부(12)는 서로 확실하게 열차단되는 것이다.In addition, the heat reduction plate 40 is provided in the thickness reduction part 30a as a characteristic component of the present invention. The heat reflection plate 40 extends from the upper end and the lower end of the thermoelectric element 10 to the thickness reduction part 30a of the heat insulation wall 30, respectively, so as to partition the center of the thickness reduction part 30a in the longitudinal direction. By the heat reflecting plate 40, from the heat generating portion 12 of the thermoelectric element 10 to the heat absorbing portion 11 or the heat absorbing portion 11 through the thickness reducing portion 30a of the thin heat insulating wall 30. As the radiant heat or the conductive heat transmitted to the heat generating part 112 is blocked, the thickness is made thin so that the disadvantage of the thickness reducing part 30a, which reduces the heat insulating function between the heat absorbing part 11 and the heat insulating part 12, is compensated for. The heat absorbing portion 11 and the heat generating portion 12 of 10 are reliably blocked from each other.
저온탱크(41)의 하부에는 냉기덕트(16)에 의해 둘러싸여진 저온열교환기(14)와 송풍팬(15)이 배치되어 있으며, 고온탱크(42)의 상부에는 방열덕트(25)에 의해 둘러싸여진 고온 열교환기(23)와 송풍팬(24)이 배치되어 있다.The low temperature heat exchanger 14 and the blower fan 15 which are surrounded by the cold air duct 16 are disposed in the lower part of the low temperature tank 41, and the upper part of the high temperature tank 42 is surrounded by the heat dissipation duct 25. The true high temperature heat exchanger 23 and the blowing fan 24 are arranged.
저온탱크(41)와 저온 열교환기(14)는 냉매제 유출관(17)과 냉매제 유입관(18)에 의해 연결되며, 고온탱크(42)와 고온 열교환기(23)는 냉각제 유출관(26)과 냉각제 유입관(27)에 의해 연결된다.The low temperature tank 41 and the low temperature heat exchanger 14 are connected by the coolant outlet pipe 17 and the coolant inlet pipe 18, and the high temperature tank 42 and the high temperature heat exchanger 23 are the coolant outlet pipe 26. And by the coolant inlet pipe 27.
냉기덕트(16)의 상부와 하부에는 저장공간(3)의 공기가 저온탱크(41)와 저온 열교환기(14)를 통과하도록 순환시키기 위해 냉기 유입구(16b)와 냉기 배출구(16a)가 마련되어 있으며, 방열덕트(25)의 상부와 하부에는 외부공기가 고온탱크(42)와 고온 열교환기(23)를 통과하도록 하기 위해 공기 유출구(25b)와 공기 유입구(25a)가 마련되어 있다.A cold air inlet 16b and a cold air outlet 16a are provided at upper and lower portions of the cold air duct 16 to circulate air in the storage space 3 to pass through the low temperature tank 41 and the low temperature heat exchanger 14. The upper and lower portions of the heat dissipation duct 25 are provided with an air outlet 25b and an air inlet 25a to allow external air to pass through the high temperature tank 42 and the high temperature heat exchanger 23.
상기와 같이 구성된 열전소자를 이용한 냉장고에 있어서, 열전소자(10)에 직류 전류를 가하게 되면 열전소자(10)의 흡열부(11)는 온도가 낮아지게 되어 저온탱크(41) 내의 냉매제가 냉각되면서 냉매제 유출관(17)을 통하여 저온 열교환기(14)로 보내지고, 저온 열교환기(14)를 통하여 유동하는 냉매제는 송풍팬(15)에 의해 냉기 유입구(16b)를 통해 냉기덕트(16)로 유입된 공기와 열교환되면서 기화되어 냉매제 유입관(18)을 따라 유동하여 다시 저온탱크(41)로 유입되는 것이다. 냉기덕트(16)로 유입된 공기는 저온 열교환기(14)에서 열교환되어 냉각된 후에 냉기 배출구(16a)를 통하여 저장공간(3)으로 보내져서 저장공간(3)을 냉각시키게 된다. 여기서, 냉기덕트(16) 내부의 냉기는 저온탱크(41)를 통과하는 동안에도 저온탱크와 열교환되어 온도가 더욱 저하되게 된다.In the refrigerator using the thermoelectric element configured as described above, when a direct current is applied to the thermoelectric element 10, the endothermic portion 11 of the thermoelectric element 10 is lowered in temperature so that the refrigerant in the low temperature tank 41 is cooled. The coolant flowing through the coolant outlet pipe 17 to the low temperature heat exchanger 14 and flowing through the low temperature heat exchanger 14 is blown by the blower fan 15 to the cold air duct 16 through the cold air inlet 16b. The heat exchange with the introduced air is evaporated and flows along the refrigerant inlet pipe 18 to flow back into the low temperature tank 41. The air introduced into the cold air duct 16 is cooled by heat exchange in the low temperature heat exchanger 14 and then cooled to the storage space 3 through the cold air outlet 16a to cool the storage space 3. Here, the cold air inside the cold air duct 16 is heat-exchanged with the low temperature tank even while passing through the low temperature tank 41 to further lower the temperature.
한편, 열전소자(10)에 직류 전류를 가하게 되면 발열부(12)의 온도는 높아지게 되는데, 이 발열부(12)에서 발생된 열은 전도에 의해 발열부(12)에 접촉되어 있는 고온탱크(42)로 전달되게 된다. 이에 따라 고온탱크(42) 내의 냉각제가 가열됨으로써 기화되어 냉각제 유출관(26)을 통해 고온 열교환기(23)로 보내진다. 고온 열교환기(23)에서 냉매제는 송풍팬(24)에 의해 공기 유입구(25a)를 통해 방열덕트(25)로 유입된 공기와 열교환되어 냉각된 후, 냉각제 유입관(27)을 통해 다시 고온탱크(42)로 보내지게 되고, 방열덕트(25)로 유입된 공기는 공기 배출구(25b)를 통해 외부로 배출된다. 여기서, 유입된 외부공기는 먼저 방열덕트(25)의 내부에서 고온탱크(42)를 통과하면서 고온탱크(42)를 냉각시킨 후에 고온 열교환기(23)와 열교환하게 된다.On the other hand, when the direct current is applied to the thermoelectric element 10, the temperature of the heat generating portion 12 is increased, the heat generated in the heat generating portion 12 is a high temperature tank (contacted to the heat generating portion 12 by conduction ( 42). As a result, the coolant in the high temperature tank 42 is heated to vaporize and sent to the high temperature heat exchanger 23 through the coolant outlet pipe 26. In the high temperature heat exchanger (23), the refrigerant agent is cooled by heat exchange with the air introduced into the heat dissipation duct (25) through the air inlet (25a) by the blower fan (24), and then the high temperature tank again through the coolant inlet pipe (27). It is sent to 42, the air introduced into the heat radiation duct 25 is discharged to the outside through the air outlet (25b). Here, the introduced external air first cools the high temperature tank 42 while passing through the high temperature tank 42 inside the heat dissipation duct 25 and then heat exchanges with the high temperature heat exchanger 23.
상기와 같은 동작에 의해 열전소자(10)의 흡열부(11)는 저온으로 유지되어 저장공간(3)을 냉각시키게 되고, 열전소자(10)의 발열부(12)에서 발생한 열은 방열될 수 있게 된다. 한편, 열전소자(10)의 흡열부(11)와 발열부(12), 더 나아가서는 저온탱크(41)와 고온탱크(42)는 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)와, 이 두께 감소부(30a)의 내부에 종방향으로 배치된 열반사판(40)에 의해 열적으로 단열되어 있어서 상호 열전달이 일어나지 않게 된다. 즉, 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)에 의해 전도열이 차단되는 한편으로, 열반사판(40)에 의해서는 복사열이 차단되어 열전소자(10)는 냉각기능과 방열기능을 더욱 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.By the above operation, the heat absorbing part 11 of the thermoelectric element 10 is kept at a low temperature to cool the storage space 3, and the heat generated from the heat generating part 12 of the thermoelectric element 10 may be dissipated. Will be. On the other hand, the heat absorbing portion 11 and the heat generating portion 12 of the thermoelectric element 10, and furthermore, the low temperature tank 41 and the high temperature tank 42 is the thickness reducing portion 30a of the heat insulating wall 30, and Thermally insulated by the heat reflection plate 40 disposed in the longitudinal direction inside the thickness reduction portion (30a) so that mutual heat transfer does not occur. That is, conduction heat is blocked by the thickness reduction part 30a of the heat insulation wall 30, while radiant heat is blocked by the heat reflection plate 40, so that the thermoelectric element 10 has a cooling function and a heat radiation function more efficiently. It can be done.
또한, 저온탱크(41)와 고온탱크(42)는 열전소자(10)와 단열벽(30)의 두께 감소부(30a)에 접촉되도록 설치되어서 각각 열전소자(10)의 흡열부(11)와 발열부(12)와의 열전달이 효과적으로 이루어지게 되어 열전소자(10)의 흡열기능과 방열기능이 더욱 향상되게 된다.In addition, the low temperature tank 41 and the high temperature tank 42 are installed to be in contact with the thickness reducing portion 30a of the thermoelectric element 10 and the heat insulating wall 30, respectively, and the heat absorbing portion 11 of the thermoelectric element 10 and The heat transfer with the heat generating unit 12 is effectively made, so that the heat absorbing function and the heat radiating function of the thermoelectric element 10 are further improved.
본 명세서에는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고가 저온 및 고온탱크와 저온 및 고온 열교환기, 그리고 송풍팬들을 구비하여 구성된 것으로 기재되었지만, 송풍팬이 없이도 온도 차이에 따른 공기의 자연대류에 의해 냉각 및 방열기능이 수행될 수 있다. 또한, 냉각 및 방열기능은 떨어지지만 더욱 간단한 구성으로 하기 위해서 다수의 냉각핀으로 이루어진 열교환기만을 열전소자의 흡열부와 발열부에 부착하여 구성하여도 자연대류에 의해 공기가 열교환기와 열교환될 수 있기 때문에 냉장고의 기능을 수행할 수 있다.In the present specification, the refrigerator using the thermoelectric device according to the present invention is described as having a low temperature and high temperature tank, a low temperature and high temperature heat exchanger, and a blowing fan, but is cooled by natural convection of air according to the temperature difference even without a blowing fan. And a heat dissipation function can be performed. In addition, although the cooling and heat dissipation function is inferior, even if the heat exchanger made of a plurality of cooling fins is attached to the heat absorbing part and the heat generating part of the thermoelectric element, the air can exchange heat with the heat exchanger. Therefore, the function of the refrigerator can be performed.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고는 열전소자의 상하부의 단열벽을 두께가 얇은 두께 감소부로 구성하고, 열전소자가 저온 및 고온탱크와 같은 열교환수단과 직접 접촉되는 구조를 갖기 때문에, 종래기술에서 요구되었던 열전도체가 필요 없게 되어 열전도체의 부착에 따른 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 반면에, 열전소자의 흡열기능과 방열기능이 향상되어 냉장고의 냉각성능이 향상되는 효과가 있다.As described above in detail, a refrigerator using a thermoelectric device according to the present invention has a structure in which the upper and lower insulating walls of the thermoelectric element have a thin thickness reducing portion, and the thermoelectric element is in direct contact with heat exchange means such as a low temperature and a high temperature tank. Since there is no need for the thermal conductor required in the prior art, it is possible to reduce the manufacturing cost and time due to the attachment of the thermal conductor, while the endothermic function and heat dissipation function of the thermoelectric element is improved to improve the cooling performance of the refrigerator. It works.
또한, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉장고는 단열벽의 두께 감소부에종방향으로 열반사판을 배치시켜서 열전소자의 흡열부와 발열부를 확실하게 열적으로 차단시키는 구조를 갖기 때문에, 열전소자의 흡열기능과 방열기능이 더욱 향상되어 냉장고의 냉각기능이 더욱 향상되는 효과가 있는 것이다.In addition, the refrigerator using the thermoelectric element according to the present invention has a structure to reliably thermally block the heat absorbing portion and the heat generating portion of the thermoelectric element by arranging the heat reflection plate in the longitudinal direction to the thickness reducing portion of the heat insulating wall, the heat absorbing of the thermoelectric element The function and heat dissipation function is further improved, the cooling function of the refrigerator is further improved.
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