KR100614254B1 - 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡열작용과 발열작용을 이용한 열전반도체와, 열전반도체에 부착되는 보조블록과, 외부의 온도변화를 차단시켜주는 절연부재로 구비되어 원하는 공간에 냉기 또는 온기를 자유자재로 공급하여 유지할 수 있는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치에 관한 것이다.

본 발명은 공간내부에 설치되어 냉,온기의 유동을 원할하게 하는 팬과, 상기 팬의 외측에 설치되어 냉,온기를 전달하는 냉,온전달판과, 상기 냉,온전달판의 외측에 설치되어 고온 및 저온에 따라 전류를 차단 내지 인가시키는 온도감지수단과, 상기 냉,온전달판의 외측에 부착되어 냉,온기를 장시간 유지시키는 보조블록과, 상기 보조블록의 외측에 부착되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체와, 상기 열전반도체의 외측에 부착되어 열을 방출하는 방열판과, 상기 보조블록과 열전반도체의 양측에 부착되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1 절연부재 및 상기 제1 절연부재의 양측이자 상기 냉,온전달판과 방열판 사이에 삽입되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2 절연부재로 구성된다.

이러한 본 발명은 차량 및 기타 냉난방이 필요한 공간에 프레온 가스 대신 흡열작용과 발열작용을 동시에 하는 열전반도체와 보조블록 및 절연부재를 사용하여 직접 냉,난방을 함으로써 열효율 및 냉각효율을 향상시키며 환경오염도 방지하고, 에너지 비용도 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

열전반도체, 냉온전달판, 방열판, 내온장치

Description

프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치{Cooing and heating apparatus without using CFC}

도 1은 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 구성을 도시한 단면도;

도 2는 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 구성을 분해 도시한 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 구성을 도시한 사시도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 냉온 전달판 11: 팬

12: 온도감지수단 20: 보조블록

21: 제1 절연부재 22: 제2 절연블록

30: 열전반도체 40: 방열판

100: 공간내부 200: 공간외부

본 발명은 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치에 관한 것으로, 보다상세하게는 흡열작용과 발열작용을 이용한 열전반도체와, 열전반도체에 부착되는 보조블록과, 외부의 온도변화를 차단시켜주는 절연부재로 구비되어 원하는 공간에 냉기 또는 온기를 자유자재로 공급하여 유지할 수 있는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 부가적인 기능을 향상시키기 위해 차량 운행의 편리성을 도모하는 다양한 사양들이 개발되어 실제차량에 적용되고 있으며, 이러한 사양 중의 하나로 차량 실내에 장착 사용하는 냉온장치를 들 수 있다.

상기 냉온장치는 차량 내장형 소형 냉장고 또는 냉온장고에 있어서 냉장고의 경우에는 가장 기본적인 형태로 기존의 냉장고와 작동원리, 형태 및 기능은 동일하고 단지 크기에 있어서만 차량 내부에 장착할 수 있을 정도로 소형화되어 있는 것이 개발되어 있다.

그러나, 이러한 냉장고는 종래의 냉장고와 동일한 냉각 시스템을 가지고 있기 때문에 전원을 공급하기 위한 설비로서 다수의 부품을 추가 장착해야 하는 등 차량에 내장하기 위한 소요 공간이 증대되고, 냉장고 자체의 부피도 증대되며 상대적으로 유효 냉장용적은 감소하므로 장착효율이 떨어질 뿐만 아니라 부품 추가에 따라 비용이 증대하는 문제점이 있고, 냉각 시스템을 구성하는 각 부품들이 냉장고 작동시 진동 및 그에 따른 소음을 일으키는 단점을 가지고 있다.

또한, 상기 종래의 냉온장치는 냉각시스템을 작동시 프레온 가스 냉매를 사 용하기 때문에 이에 따른 환경오염의 문제가 발생하는 단점이 있다.

따라서, 종래 냉온장고는 냉난방에 사용하기 위해 냉온송풍구로부터 공급되는 냉온기를 냉온장고에 전용함으로써 차량 내부의 냉난방 효율이 저하될 뿐만 아니라, 냉온장고 냉장기능은 차내 냉방과 동시에 병행해서만이 사용할 수 있으므로 차내 냉방이 불필요한 경우 즉, 기온이 높은 여름철 이외의 다른 계절에는 사용이 부적합하게 되며, 온장기능도 상기한 냉장기능과 같이 기온이 낮은 겨울철 이외의 다른 계절에는 사용이 부적합하게 되므로 다시 말하게 되면, 냉난방 시스템과 냉온장 기능을 독립적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 트럭이나 승용차등 차량에서 사용되는 종래의 냉온장치는 엔진을 가동해야만 작동하기 때문에 차량 정지시에 냉,난방을 하기 위해서는 차량의 엔진을 공회전시켜야만 하고, 이에 따라 상당한 연료 에너지가 소모되고, 배기가스에 의한 환경오염도 증가되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 차량 및 기타 냉난방이 필요한 공간에 프레온 가스 대신 흡열작용과 발열작용을 동시에 하는 열전반도체와 보조블록 및 절연부재를 사용하여 직접 냉,난방을 함으로써 열효율 및 냉각효율을 향상시키며 환경오염도 방지하고, 에너지 비용도 크게 절감할 수 있는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치는 공간내부에 설치되어 냉,온기의 유동을 원할하게 하는 팬과, 상기 팬의 외측에 설치되어 냉,온기를 전달하는 냉,온전달판과, 상기 냉,온전달판의 외측에 설치되어 고온 및 저온에 따라 전류를 차단 내지 인가시키는 온도감지수단과, 상기 냉,온전달판의 외측에 부착되어 냉,온기를 장시간 유지시키는 보조블록과, 상기 보조블록의 외측에 부착되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체와, 상기 열전반도체의 외측에 부착되어 열을 방출하는 방열판과, 상기 보조블록과 열전반도체의 양측에 부착되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1 절연부재 및 상기 제1 절연부재의 양측이나 상기 냉,온전달판과 방열판 사이에 삽입되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2 절연부재로 구성된다.

또한, 상기 온도감지수단은 바이메탈로 제작되고, 상기 보조블록은 가공이 용이하고 열전도율이 좋은 알루미늄으로 제작된다.

또한, 상기 보조블록의 가로 및 세로의 크기는 열전반도체와 동일하되 그 두께는 상기 열전반도체의 3 ~ 10배정도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 절연부재 및 제2 절연부재는 각각 외부의 온도변화를 차단할 수 있는 스폰지 및 스티로폼으로 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치에 대한 일 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접 냉온장치의 구성을 분해 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 구성을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치는 공간내부(100)에 냉,온기를 원할하게 유동시키는 팬(11)이 설치되고, 상기 팬(11)의 외측에 냉,온기를 전달하는 냉,온전달판(10)이 구비된다.

상기 냉,온전달판(10)은 냉기 또는 온기를 효율적으로 전달하기 위해 열전도율이 우수한 알루미늄등과 같은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 냉,온전달판(10)의 외측에는 발열체에 의해 열이 전달될 때 원하는 온도에 따라 전류를 차단 내지 인가시키는 온도감지수단(12)이 구비되는데, 상기 온도감지수단(12) 으로는 온도가 일정온도 이상으로 올라가면 접점이 떨어져서 전류가 끊어지고 온도가 일정온도 이하로 내려가면 접점이 연결되어 전류가 다시 통하게 되는 바이메탈이 이상적이다.

또한, 상기 냉,온전달판(10)의 외측에는 냉,온기를 장시간 유지시키는 보조블록(20)이 부착되고, 상기 보조블록(20)의 외측에는 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(30)가 부착된다.

여기서, 열전반도체란 서로 다른 두개의 N,P형 반도체 소자를 직렬로 연결했을때 두 금속의 접합부를 통하여 전류가 흐르면 그 접합부에서 열이 발생하거나 또는 흡수되는 펠티에 효과(Peltier's effect)를 이용한 반도체 소자이다. 어느 한방향으로 전류를 흘려보내면 일측은 열을 방출하여 가열작용을 하고, 타측은 열을 흡수하여 냉각작용을 하게된다. 이에 반해 역방향으로 전류를 흘려보내면 열을 방출 하고 흡수하는 면이 바뀌게 되는 특징이 있다.

따라서, 상기 열전반도체(30)의 발열 및 흡열 작용에 의해 상기 보조블록(20)을 통해 상기 냉,온 전달판(30)에 냉기 및 온기가 전달되어 상기 냉,온 전달판(30)의 내측이 냉각되거나 가열된다.

상기 열전반도체(30)의 일반적인 크기는 가로, 세로, 높이(두께)가 각각 30mm×30mm×4mm로 구비되는데, 상기 보조블록(20)의 가로, 세로 크기는 열전반도체(30)와 동일하며 보조블록(20)의 높이(두께)는 열전반도체(30)의 3 ~ 10배인 것을 특징으로 하는데 5배가 가장 바람직한 것이다.

여기서, 상기 보조블록(20)은 열전반도체(30)의 일측에 부착되어 열전반도체(30)에서 발생하는 냉기 및 온기를 냉,온 전달판(30)에 전달하고 전달된 냉기 및 온기가 장시간 유지되도록 하는 역활을 한다. 일반적으로, 상기와 같은 보조블록(20)이 없는 열전반도체(30)는 전원을 인가하면 일측은 발열을 하고 타측은 흡열을 하여 가열과 냉각작용이 양측면을 통해 이루어 지는데, 그 양측면 사이가 상당히 얇기 때문에 전원을 차단하면 단시간내에 가열과 냉각이 상충되어 온도가 평형을 이루게 되므로 발열과 흡열에 따른 온도를 장시간 분리할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 보조블록(20)을 상기 열전반도체(30)의 일측에 부착하여 냉각모드일때는 전원을 인가하여 열전반도체(30)의 흡열작용에 의해 냉기를 상기 냉,온전달판(10)에 전달하고 전원을 차단하였을 때 냉기가 쉽게 사라지지 않고 오래 유지하도록 하고, 반대로 가열모드일때는 반대로 전원을 인가하여 열전반도체(30)의 방열작용에 의해 온기를 상기 냉,온전달판(10)에 전달하고 전원을 차단 하였을 때 온기가 쉽게 사라지지 않고 오래 유지하도록 한다.

이 때, 상기 보조블록(20)의 높이(두께)가 열전반도체(30)의 3 ~ 10배인 것이 이상적이고 가장 바람직한 것은 5배인 이유는 여기에 있는 것이다. 즉, 상기 보조블록(20)의 높이(두께)가 열전반도체의 3배 이하이면 냉,온분리의 효과가 떨어지고, 보조블록(20)의 높이(두께)가 열전반도체의 10배 이상이면 열전달 효율이 상당히 떨어지기 때문이다.

또한, 상기 보조블록(20)은 열전도율이 우수하고 가공성이 좋은 알루미늄으로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 열전반도체(30)의 외측에는 열을 방출하는 방열판(41)이 부착되고, 상기 보조블록(20)과 열전반도체(30)의 양측에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1 절연부재(21)가 부착되고, 상기 제1 절연부재(21)의 양측이나 상기 냉,온전달판(10)과 방열판(40) 사이에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2 절연부재(22)가 부착된다.

상기 방열판(41)은 열전반도체(30)에 전원이 인가되어 상기 열전반도체(30)의 일측인 상기 보조블록(20)이 부착된 면에서 흡열작용으로 냉기가 발생하고, 타측인 상기 방열판(41)이 부착된 면에서 발열작용으로 온기가 발생할 때 열전반도체(30)의 타측에서 발생하는 열을 외부로 방출하게 됨으로써 상기 보조블록(20)이 부착된 면의 냉각효율을 더욱 높이는 역활을 한다.

상기 제1 절연부재(21) 및 제2 절연부재(22)는 각각 외부의 온도변화를 차단할 수 있도록 압출률이 상당히 우수한 스폰지 및 스티로폼으로 구비된 것을 특징으 로 한다. 따라서, 상기 열전반도체(30) 의해 발생된 냉,온기를 냉,온전달판(10)을 통해 공간 내부(100)로 전달되면 공간 내부(100)는 상기 제1 절연부재(21) 및 제2 절연부재(22)에 의해 확실하게 냉,온기가 유지되는 단열효과가 발생한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 우선 공간 내부(100)를 냉각시키기 위해 냉각모드로 작동을 시키고자 한다면 열전반도체(30)의 일방향으로 전원을 인가시켜 열전반도체(30)의 상측에 위치한 보조블록(20)에 흡열작용으로 인한 냉기를 전달하고, 상기 보조블록(20)에 전달된 냉기는 냉,온전달판(10)을 통해 공간내부(100)로 전달되어 공간내부(100)는 냉각된다.

반면, 상기 열전반도체(30)의 하측에는 발열작용에 의해 열이 발생되는데, 그 열은 열전반도체(30)의 하측에 부착된 방열판(40)에 의해 공간 외부(200)로 방출되게 된다. 또한 상기 방열판(40)의 방열에 의해 공간 내부(100)가 더욱 더 냉각되는 것이다.

그리고, 일정온도이하로 공간 내부(100)의 온도가 내려갔을 때 상기 열전반도체(30)에 인가된 전원을 차단하면 상기 보조블록(20)에 의해 열전반도체(30)에 의해 전달되면 냉기가 바로 차단되지 않고 일정시간동안 유지되고, 상기 냉온 전달판(10)과 방열판(40)사이에 부착된 제1 단열부재(21)와 제2 단열부재(22)에 의해 공간 내부의 냉기는 쉽게 외부로 방출이 안되고 오래유지되는 것이다.

이와 반대로, 공간 내부(100)를 가열하기 위해 가열모드로 작동시키고자 한다면 상기 냉각모드와는 반대로 열전반도체(30)에 전원을 인가하여 열전반도체(30)의 상측에 위치한 보조블록(20)에 발열작용으로 인한 온기를 전달하고, 상기 보조블록(20)에 전달된 온기는 냉,온전달판(10)을 통해 공간내부(100)로 전달되어 공간내부(100)는 가열된다.

그리고, 일정온도이상으로 공간 내부(100)의 온도가 올라갔을 때 상기 열전반도체(30)에 인가된 전원을 차단하면 상기 보조블록(20)에 의해 열전반도체(30)에 의해 전달되면 온기가 바로 차단되지 않고 일정시간동안 유지되고, 상기 냉온 전달판(10)과 방열판(40)사이에 부착된 제1 단열부재(21)와 제2 단열부재(22)에 의해 공간 내부의 온기는 쉽게 외부로 방출이 안되고 오래유지되는 것이다.

여기서, 작업자의 설정온도 이상으로 올라갔을 때 상기 온도감지수단인 바이메탈에 의해 온도가 감지되어 전원을 차단하는 것이고, 반대로 작업자의 설정온도 이하로 내려갔을 때 바이메탈에 의해 다시 전원이 인가되어 공간 내부는 일정온도로 유지될 수 있는 것이다.

본원 발명은 일반적인 차량뿐만 아니라 냉, 난방을 필요로 하는 모든 공간에 활용될 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명에 따른 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치는 차량 및 기타 냉난방이 필요한 공간에 프레온 가스 대신 흡열작 용과 발열작용을 동시에 하는 열전반도체와 보조블록 및 절연부재를 사용하여 직접 냉,난방을 함으로써 열효율 및 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 차량에 장착시 공회전 없이 직접 열을 전달하므로 배기가스에 따른 환경오염도 방지할 수 있고, 또한 차량의 운행중에 비축된 전기에너지를 이용하여 냉,난방을 하므로 에너지 비용도 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 프레온가스 방식에 비해 본 발명은 열에너지를 전기에너지로 전기에너지를 열에너지로 변환이 가능하고, 열을 흡열면에서 방열면으로 이동이 가능하고, 열방향의 역전에 의해 냉각가열의 변환이 가능하고, 소자의 가동부분이 없기때문에 진동소음이 없고, 프레온냉매에 의한 공기오염이 없고, 전압전류컨트롤에 의해 +/-0.05도 수준의 온도제어가 가능하고, 충격에 의한 손상이 덜하며, 소형경량이기 때문에 자유로운 형상을 만들 수 있다.

이 실시예는 본원발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

1. 공간내부(100)에 설치되어 냉,온기의 유동을 원활하게 하는 팬(11)과;

   상기 팬(11)의 외측에 설치되어 냉,온기를 전달하는 냉,온전달판(10)과;

   상기 냉,온전달판(10)의 외측에 설치되어 고온 및 저온에 따라 전류를 차단 내지 인가시키는 온도감지수단(12)과;

   상기 냉,온전달판(10)의 외측에 부착되어 냉,온기를 장시간 유지시키는 보조블록(20)과;

   상기 보조블록(20)의 외측에 부착되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(30)와;

   상기 열전반도체(30)의 외측에 부착되어 열을 방출하는 방열판(41)과;

   상기 보조블록(20)과 열전반도체(30)의 양측에 부착되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1 절연부재(21) 및 상기 제1 절연부재(21)의 양측이나 상기 냉,온전달판(10)과 방열판(40) 사이에 삽입되어 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2 절연부재(22);

   를 포함하는 구성되는 것을 특징으로 하는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 온도감지수단(12)은 바이메탈인 것을 특징으로 하는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보조블록(20)은 가공이 용이하고 열전도율이 좋은 알루미늄으로 제작된 것을 특징으로 하는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 보조블록(20)의 가로 및 세로의 크기는 열전반도체(30)와 동일하되 그 두께는 상기 열전반도체(30)의 3 ~ 10배정도인 것을 특징으로 하는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 절연부재 및 제2 절연부재는 각각 외부의 온도변화를 차단할 수 있는 스폰지 및 스티로폼으로 구비된 것을 특징으로 하는 프레온 가스를 사용하지 않는 직접냉온장치.

Images