KR100854956B1 - Cooler for central computer terminal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기에 관한 것으로,
내부의 상부 열교환실 일측에 외기흡입구와 외기배출구가 형성되고 하측의 하부 열교환실 일측에도 내기흡입구와 내기배출구가 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 외기흡입구 내측에 설치되어 외부의 차가운 공기를 상부 열교환실로 흡입하는 외기흡입팬과, 상기 케이스의 내기흡입구 내측에 설치되어 제어반 내부의 더운 공기를 하부 열교환실로 흡입하는 내기흡입팬과, 상기 케이스 내부에 설치되어 상,하부 열교환실에서 열교환작용을 하는 다수의 다공튜브패널이 일정간격으로 배치되어 있고 상기한 각 다공튜브패널들 사이사이에는 알루미늄 루버핀이 형성되어 있는 열교환장치를 포함하여 구성되는 제어반 냉각기에 있어서,
상기 열교환장치는 상부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 상부 열교환기와, 하부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 하부 열교환기가 분리된 상태로 형성되어 있으며,
상기 상부 열교환기는 다공튜브패널들 각각에 다수개씩 형성된 다공홀들을 통해서 냉매가 증발 및 응축되는 반복적인 작용으로 열교환작용이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 상기 상부 열교환기의 하단에는 각 다공튜브패널들의 하단이 냉매가 저장된 냉매저장실에 삽입 연결되는 냉매헤더가 형성되어 있으며,
상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들의 열전달 체적을 증대시키기 위하여 상기한 다공튜브패널들의 상단이나 하단 중 선택된 일단에는 다공튜브패널들 각 각에 형성된 다수의 다공홀에 열전달매체를 충전시킬 수 있는 열전달매체헤더가 형성되어 있으며,
상기 상부 열교환기의 하단과 하부 열교환기의 상단 사이에는 N형반도체와 P형반도체를 직렬로 연결시킨 열전소자가 개재되어 있되, 상기 열전소자의 흡열히터싱크에는 하부 열교환기의 상단이 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있고, 상기 열전소자의 발열히터싱크에는 상부 열교환기 하단과 그에 연결된 냉매헤더가 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 하는 발명이다.
제어반 냉각기, 열교환장치, 다공튜브패널, 열전소자, 흡열싱크헤더, 발열히터싱크, 열전달매체헤더, 냉매헤더
The present invention relates to a control panel cooler using a porous tube panel and a thermoelectric element,
An air inlet and an air outlet are formed at one side of the upper heat exchange chamber, and an air inlet and an air outlet are formed at one side of the lower heat exchange chamber at the lower side. An outside air suction fan suctioned into the chamber, an air suction fan installed inside the air intake opening of the case and sucking the hot air inside the control panel into the lower heat exchange chamber, and a plurality of heat exchange functions installed in the case to exchange heat in the upper and lower heat exchange chambers. In the control panel cooler comprising a heat exchanger having a plurality of porous tube panels are arranged at regular intervals and the aluminum louver fin is formed between each of the porous tube panels,
The heat exchanger is formed in a state in which the upper heat exchanger is installed in the state exposed in the upper heat exchange chamber and the lower heat exchanger is installed in the state exposed in the lower heat exchange chamber,
The upper heat exchanger has a lower end of each of the porous tube panels at the lower end of the upper heat exchanger in order to allow a heat exchange operation by repeated action of evaporating and condensing the refrigerant through the plurality of porous holes formed in each of the porous tube panels. The refrigerant header is inserted into the refrigerant storage chamber is stored is formed,
The lower heat exchanger is a heat transfer medium capable of filling a heat transfer medium in a plurality of porous holes formed in each of the porous tube panels at one end selected from the top or bottom of the porous tube panels to increase the heat transfer volume of each of the porous tube panels. The header is formed,
Between the lower end of the upper heat exchanger and the upper end of the lower heat exchanger is interposed a thermoelectric element is connected to the N-type semiconductor and P-type semiconductor in series, the endothermic heater sink of the thermoelectric element is the surface contact the top of the lower heat exchanger The invention is characterized in that the brazing welding in the state, the heat generating heat sink of the thermoelectric element is brazed welding in the surface contact state of the lower end of the upper heat exchanger and the refrigerant header connected thereto.
Control panel cooler, heat exchanger, porous tube panel, thermoelectric element, endothermic sink header, exothermic heater sink, heat transfer medium header, refrigerant header
Description
도 1 및 도 2는 본 발명 제어반 냉각기의 정면도 및 배면도.1 and 2 are a front view and a rear view of the control panel cooler of the present invention.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 제어반 냉각기의 측면 단면도.3 is a side cross-sectional view of a control panel cooler for explaining the present invention.
도 4는 본 발명 제어반 냉각기의 열교환장치의 일실시예.Figure 4 is an embodiment of a heat exchanger of the present invention control panel cooler.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 6은 도 5의 B-B선 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5. FIG.
도 7은 본 발명의 열교환장치에 적용되는 열전소자의 단면 구성도.Figure 7 is a cross-sectional view of a thermoelectric element applied to the heat exchanger of the present invention.
도 8은 본 발명의 열교환장치에 적용되는 다공튜브패널의 사시도.8 is a perspective view of a porous tube panel applied to the heat exchanger of the present invention.
도 9는 본 발명 제어반 냉각기의 열교환장치의 다른 실시예.9 is another embodiment of a heat exchanger of the present invention control panel cooler.
도 10은 도 9의 C-C선 단면도.10 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 제어반 냉각기 1a : 상부 열교환실1:
1b : 하부 열교환실 10 : 케이스1b: lower heat exchange chamber 10: case
11 : 외기흡입구 12 : 외기배출구11: outside air intake 12: outside air outlet
13 : 내기흡입구 14 : 내기배출구13: bet outlet 14: bet outlet
17 : 상부 외기유도판 18 : 하부 내기유도판17: upper air induction plate 18: lower air induction plate
2a : 외기흡입팬 2b : 내기흡입팬2a:
3 : 열교환장치 3a,3b : 상,하부 열교환기3:
4a,4b : 다공튜브패널 41 : 다공홀4a, 4b: porous tube panel 41: porous hole
42 : 알루미늄 루버핀 5 : 열전소자42: aluminum louver fin 5: thermoelectric element
5a : 흡열히터싱크 5b : 발열히터싱크5a:
51 : 흡열부 52 : 발열부51: heat absorbing portion 52: heat generating portion
6 : 냉매헤더 61 : 냉매저장실6: refrigerant header 61: refrigerant storage chamber
7a,7b : 열전달매체헤더 71 : 열전달매체충전실7a, 7b: heat transfer header 71: heat transfer chamber
본 발명은 전기 및 전자회로장치가 설치된 제어반 내부를 냉각시키기 위한 제어반 냉각기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제어반 냉각기 내부를 상,하부 열교환실로 구분하여 형성한 다음, 상기 상,하부 열교환실 각각에는 다공튜브패널로 구성된 상,하부 열교환기를 각기 개별적으로 열교환작용하도록 설치하되, 상기 상부 열교환기 하부에 장착된 발열히터싱크와 상기의 하부 열교환기 상부에 장착된 흡열히터싱크 사이에 열전소자를 개재시키는 수단으로 상,하부 열교환기 각각의 열교환 기능이 향상되도록 하므로서 제어반 냉각기의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기에 관한 것이다.The present invention relates to a control panel cooler for cooling the inside of a control panel in which electrical and electronic circuit devices are installed. More specifically, the inside of the control panel cooler is divided into upper and lower heat exchange chambers, and then each of the upper and lower heat exchange chambers is porous. Means for installing the upper and lower heat exchangers each consisting of a tube panel to heat exchange separately, interposing a thermoelectric element between the heat generating heat sink mounted on the lower part of the upper heat exchanger and the heat absorbing heat sink mounted on the lower heat exchanger. The control panel cooler using a porous tube panel and the thermoelectric element to improve the cooling efficiency of the control panel cooler by improving the heat exchange function of each of the upper and lower heat exchangers.
일반적으로 전기부품 및 전자회로장치가 설치된 제어반 내부를 냉각시키는 기존의 제어반 냉각기 제품은 콤프레셔로 냉매를 강제 순환시켜서 공기를 냉각시킨 다음 그 냉각된 냉기를 제어반 내부로 공급하므로서 제어반 내부를 냉각시키도록 구성되어 있는바, 이러한 기존의 제어반 냉각기는 가격이 고가이며, 또 그 자체의 무게가 무겁기 때문에 제어반 냉각기를 부착시키기 위한 부착패널을 두꺼운 철판으로 사용해야 하므로 제어반 냉각기의 제작비가 비싸지게 되는 문제가 있으며, 또한 비싼 가격에 비하여 냉각성능이 떨어진다는 것이 단점으로 지적되고 있다.In general, the existing control panel cooler product that cools the inside of the control panel in which electric parts and electronic circuit devices are installed is configured to cool the inside of the control panel by forcibly cooling the air by circulating a refrigerant through a compressor and then supplying the cooled cold inside the control panel. Since the conventional control panel cooler is expensive and its own weight is heavy, the mounting panel for attaching the control panel cooler should be used as a thick steel plate, which makes manufacturing of the control panel cooler expensive. The disadvantage is that the cooling performance is lower than the expensive price.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본원인은 실용신안등록 제357333호의 다공튜브패널을 이용한 제어반 냉각기의 열교환기의 고안(이하 '선행기술'이라 한다)을 제안한 바 있다.In order to solve the above problems, the present inventor has proposed the design of the heat exchanger of the control panel cooler using the porous tube panel of Utility Model Registration No. 357333 (hereinafter referred to as 'prior art').
상기한 선행기술은 제어반 냉각기의 내부를 중간위치에 설치된 미들브라켓을 기준하여 상측은 외부공기와 열교환하는 외기 열교환실로 구분하고, 하측은 제어반 내부의 공기와 열교환하는 내기 열교환실로 구분한 다음 상기한 외기 및 내기 열교환실 각각에 노출되도록 다공튜브패널로 된 열교환기를 설치하는 구조로 되어 있으며, 상기한 열교환기는 내기 열교환실에 노출되어 있는 증발부에서는 헤더파이프에 저장된 냉매가 제어반 내부에서 유입되는 가열된 공기로부터 열을 빼앗아 증발토록 하는 열교환작용으로 증발부를 통과하는 공기를 냉각시켜서 제어반 내부로는 냉각된 공기가 공급될 수 있도록 하는 한편, 외기 열교환실에 노출되어 있는 응축부에서는 내기 열교환실에 노출된 증발부에서 증발되는 냉매가스가 외부의 차가운 공기와의 열교환작용에 의해 응축되는 액상냉매는 상기한 증발부로 이동되는 작용을 반 복하도록 하므로서 제어반 내부를 냉각시키도록 구성되어 있다.The above-mentioned prior art divides the inside of the control panel cooler into an outside heat exchange chamber for exchanging heat with the outside air based on the middle bracket installed at an intermediate position, and the bottom side is divided into an inside heat exchange chamber for exchanging heat with the air inside the control panel, and then the outside air. And a heat exchanger made of a porous tube panel so as to be exposed to each of the bet heat exchange chambers, wherein the heat exchanger is heated in which the refrigerant stored in the header pipe is introduced into the control panel in the evaporator exposed to the bet heat exchange chamber. The heat from the evaporation unit is cooled by heat exchange to remove the heat from the evaporator, allowing the cooled air to be supplied to the inside of the control panel, while in the condensation unit exposed to the external heat exchange chamber, the evaporation is exposed to the internal heat exchange chamber. The refrigerant gas evaporated from the heat The liquid refrigerant condensed by the exchange action is configured to cool the inside of the control panel while repeating the action of moving to the evaporator.
그러나 상기와 같은 선행기술은 기존의 제품과 같이 콤푸레샤로 냉매를 강제 순환시키는 제어반 냉각기에 비하여 제품 가격이 싸고 무게도 가벼운 장점은 있으나, 열교환기 자체가 냉매의 증발 및 응축 작용에 의하여 빠른 속도로 제어반 내부의 고열을 전달하여 외부공기로서 냉각시키는데 제어반 내부의 온도를 냉각시킬 수 있는 한계가 외기온도 이하로 내릴 수 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있으며, 이러한 현상으로 인하여 제어반 냉각기의 열교환 효율의 향상을 기대하기 곤란하였다.However, the prior art as described above has the advantage that the product price is cheaper and lighter than the control panel cooler forcibly circulating the refrigerant through the compressor as in the conventional product, but the heat exchanger itself is controlled at a high speed by the evaporation and condensation of the refrigerant. It is pointed out as a problem that the limit to cool the temperature inside the control panel cannot be lowered to the outside air temperature by transferring the internal high heat and cooling it as the external air. Due to this phenomenon, it is expected that the heat exchange efficiency of the control panel cooler will be improved. It was difficult.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 문제점을 감안하여 제안된 것으로, 제어반 냉각기의 내부를 상,하부 열교환실로 구분한 다음 상기한 상,하부 열교환실 각각에 개별적으로 열교환작용을 하도록 상,하부 열교환기를 따로따로 설치하되, 상기한 상,하부 열교환기를 열전소자의 흡열 및 발열 작용으로 열교환 작용을 증대시켜주므로서 제어반 냉각기의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하였으며, 또한 상기 열전소자의 흡열부에 접촉하는 흡열히터싱크에 용접되는 하부 열교환기의 열전달매체헤더와 다공튜브패널에 빙점이 낮은 열전달매체를 충전시켜주는 수단으로 열전달 체적을 증대시켜서 흡열히터싱크로의 열전달 효율이 향상되게 하는 한편, 상기 열전소자의 발열부에 접촉하는 발열히터싱크에 용접되는 상부 열교환기의 냉매헤더에는 냉매를 주입하여 냉매의 증발 및 응축 작용으로 열전소자의 발열부로부터 전달되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있도록 하며, 또한 상,하부 열교환기 각 각에 일정간격으로 다수 설치되어 있는 각 다공튜브패널들 사이사이에 알루미늄 루비핀을 개재시키는 구성으로 제어반 냉각기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 하였으며, 그리고 상기 상,하부 열교환기의 다공튜브패널을 를 동일한 구조로 형성시킬 수 있도록 하므로서 상기한 상,하부 열교환기를 U자형으로 된 다공튜브패널을 사용하므로서 대량생산을 가능하게 하여 열교환장치의 제작비를 절감시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.The present invention has been proposed in view of the problems shown in the prior art as described above, the upper and lower heat exchanger to separate the inside of the control panel cooler into upper and lower heat exchange chambers and to heat exchange to each of the upper and lower heat exchange chambers individually. Separately installed, the upper and lower heat exchanger to increase the heat exchange effect by the endothermic and exothermic action of the thermoelectric element to improve the cooling efficiency of the control panel cooler, and also to contact the endothermic portion of the thermoelectric element The heat transfer medium header of the lower heat exchanger welded to the endothermic heater sink and the porous tube panel fill the heat transfer medium having a low freezing point to increase the heat transfer volume to improve the heat transfer efficiency of the endothermic heater sink. On the refrigerant header of the upper heat exchanger welded to the heating heater sink in contact with the heating unit Injects the refrigerant to quickly discharge the heat transferred from the heat generating portion of the thermoelectric element by the evaporation and condensation of the refrigerant, and each of the porous tube panel is installed at a predetermined interval in each of the upper and lower heat exchangers The aluminum ruby fin is interposed between the components to improve the heat exchange efficiency of the control panel cooler, and to form the porous tube panels of the upper and lower heat exchangers in the same structure. The heat exchanger was invented for the purpose of reducing the manufacturing cost of the heat exchanger by enabling mass production by using the U-shaped porous tube panel.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
내부의 상부 열교환실 일측에 외기흡입구와 외기배출구가 형성되고 하측의 하부 열교환실 일측에도 내기흡입구와 내기배출구가 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 외기흡입구 내측에 설치되어 외부의 차가운 공기를 상부 열교환실로 흡입하는 외기흡입팬과, 상기 케이스의 내기흡입구 내측에 설치되어 제어반 내부의 더운 공기를 하부 열교환실로 흡입하는 내기흡입팬과, 상기 케이스 내부에 설치되어 상,하부 열교환실에서 열교환작용을 하는 다수의 다공튜브패널이 일정간격으로 배치되어 있고 상기한 각 다공튜브패널들 사이사이에는 알루미늄 루버핀이 형성되어 있는 열교환장치를 포함하여 구성되는 제어반 냉각기에 있어서,An air inlet and an air outlet are formed at one side of the upper heat exchange chamber, and an air inlet and an air outlet are formed at one side of the lower heat exchange chamber at the lower side. An outside air suction fan suctioned into the chamber, an air suction fan installed inside the air intake opening of the case and sucking the hot air inside the control panel into the lower heat exchange chamber, and a plurality of heat exchange functions installed in the case to exchange heat in the upper and lower heat exchange chambers. In the control panel cooler comprising a heat exchanger having a plurality of porous tube panels are arranged at regular intervals and the aluminum louver fin is formed between each of the porous tube panels,
상기 열교환장치는 상부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 상부 열교환기와, 하부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 하부 열교환기가 분리된 상태로 형성되어 있으며,The heat exchanger is formed in a state in which the upper heat exchanger is installed in the state exposed in the upper heat exchange chamber and the lower heat exchanger is installed in the state exposed in the lower heat exchange chamber,
상기 상부 열교환기는 다공튜브패널들 각각에 다수개씩 형성된 다공홀들을 통해서 냉매가 증발 및 응축되는 반복적인 작용으로 열교환작용이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 상기 상부 열교환기의 하단에는 각 다공튜브패널들의 하단이 냉매가 저장된 냉매저장실에 삽입 연결되는 냉매헤더가 형성되어 있으며,The upper heat exchanger has a lower end of each of the porous tube panels at the lower end of the upper heat exchanger in order to allow a heat exchange operation by repeated action of evaporating and condensing the refrigerant through the plurality of porous holes formed in each of the porous tube panels. The refrigerant header is inserted into the refrigerant storage chamber is stored is formed,
상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들의 열전달 체적을 증대시키기 위하여 상기한 다공튜브패널들의 상단이나 하단 중 선택된 일단에는 다공튜브패널들 각각에 형성된 다수의 다공홀에 열전달매체를 충전시킬 수 있는 열전달매체헤더가 형성되어 있으며,The lower heat exchanger is a heat transfer medium header capable of filling a heat transfer medium into a plurality of porous holes formed in each of the porous tube panels at one end selected from the top or bottom of the porous tube panels to increase the heat transfer volume of each of the porous tube panels. Is formed,
상기 상부 열교환기의 하단과 하부 열교환기의 상단 사이에는 N형반도체와 P형반도체를 직렬로 연결시킨 열전소자가 개재되어 있되, 상기 열전소자의 흡열히터싱크에는 하부 열교환기의 상단이 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있고, 상기 열전소자의 발열히터싱크에는 상부 열교환기 하단과 그에 연결된 냉매헤더가 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 한다.Between the lower end of the upper heat exchanger and the upper end of the lower heat exchanger is interposed a thermoelectric element is connected to the N-type semiconductor and P-type semiconductor in series, the endothermic heater sink of the thermoelectric element is the surface contact the top of the lower heat exchanger The brazing is welded in a state, and the heat generating heat sink of the thermoelectric element is brazed in a state in which the lower end of the upper heat exchanger and the refrigerant header connected thereto are in surface contact.
그리고, 상기 열교환장치의 상,하부 열교환기 각각에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널들은 U자형으로 굴곡 형성된 것을 사용하되, 상기 상부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태이고 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치되어 그 개구된 하단이 냉매헤더의 냉매저장실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 하단이 이어진 상태이고 상단은 개구된 상태가 되도록 ∪자형으로 설치되어 그 개구된 상단이 열전달매체헤더의 열전달매체충전실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 또한 상기 하부 열교환기의 상단과 그에 연결된 열전달매체헤더가 열전소 자의 흡열히터싱크에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of porous tube panels formed at predetermined intervals on each of the upper and lower heat exchangers of the heat exchanger may be formed to be bent in a U shape, and the upper heat exchanger may have upper ends of the porous holes. The bottom heat exchanger is installed in a U-shape so that the bottom is opened, and the opened bottom is connected to the refrigerant storage chamber of the refrigerant header. The lower heat exchanger is a state in which each of the porous tube panels has a lower end of the porous holes. Is formed in a U-shape so as to be opened, and the opened upper end thereof is connected to the heat transfer medium charging chamber of the heat transfer medium header, and the upper end of the lower heat exchanger and the heat transfer medium header connected thereto are endothermic heaters of the heat transfer element. It is characterized in that the brazing welding in surface contact with the sink.
또한, 상기 열교환장치의 하부 열교환장치는 일정간격으로 형성되는 다수의 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태에서 상기 열전소자의 흡열히터싱크에 면접촉하는 상태로 브레이징용접되어 있으며, 상기한 다공홀들 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치된 상태에서 열전달매체충전실과 연결되도록 열전달매체헤더가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the plurality of porous tube panels formed at a predetermined interval of the heat exchanger of the heat exchanger is brazed and welded in surface contact with the endothermic heater sink of the thermoelectric element while the upper ends of the porous holes are connected. The lower end of the porous hole is characterized in that the heat transfer medium header is formed so as to be connected to the heat transfer medium charging chamber in a U-shaped state to be opened.
또한, 상기 하부 열교환장치의 하부 열교환기에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널과 이의 상단이나 하단에 연결되는 열전달매체헤더에 충전되는 열전달매체는 빙점이 낮은 증류수나 물 중에서 택일되는 유체인 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of porous tube panels formed at predetermined intervals in the lower heat exchanger of the lower heat exchanger and the heat transfer medium filled in the heat transfer medium header connected to the upper or lower end thereof are fluids selected from distilled water or water having a low freezing point. do.
이하 본 발명의 각 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명 제어반 냉각기의 정면도 및 배면도이며, 도 3은 본 발명을 설명하기 위한 제어반 냉각기의 측면 단면도이고, 도 4는 본 발명 제어반 냉각기의 열교환장치의 일실시예이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선 단면도이며, 도 7은 본 발명의 열교환장치에 적용된 열전소자의 단면 구성도이고, 도 8은 본 발명의 열교환장치에 적용된 다공튜브패널의 사시도이며, 도 9는 본 발명 제어반 냉각기의 열교환장치의 다른 실시예이고, 도 10은 도 9의 C-C선 단면도를 도시한 것이다.1 and 2 are a front view and a rear view of the control panel cooler of the present invention, Figure 3 is a side cross-sectional view of the control panel cooler for explaining the present invention, Figure 4 is an embodiment of a heat exchanger of the control panel cooler of the present invention, 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of Figure 4, Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of Figure 5, Figure 7 is a cross-sectional configuration of the thermoelectric element applied to the heat exchanger of the present invention, Figure 8 is applied to the heat exchanger of the present invention 9 is a perspective view of the porous tube panel, and FIG. 9 is another embodiment of the heat exchanger of the control panel cooler of the present invention, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
도면부호 1은 제어반 냉각기를 나타내는 것으로, 상기 제어반 냉각기(1)는 그 케이스(10) 내부가 상,하부 열교환실(1a)(1b)로 구분되어 있으며, 상기한 상부 열교환실(1a)의 케이스(10) 전면 상측에는 외부 공기가 흡입되고 배출되는 외기유 입구(11)와 외기배출구(12)가 형성되어 있으며, 상기한 외기 흡입구(11)와 외기배출구(12) 각각에는 바람의 흡입 및 배출방향을 유도하는 통공이 형성된 팬커버가 부착되어 있다.
상기한 하부 열교환실(1b)의 케이스(10) 후면 하측에는 제어반(도시 생략) 내부와 연통하여 공기를 흡입하고 배출시키는 내기유입구(13)와 내기배출구(14)가 형성되어 있으며, 상기한 내기유입구(13)와 내기배출구(14) 각각에도 바람의 흡입 및 배출방향을 유도하기 위한 팬커버가 부착되어 있다.In the lower part of the rear surface of the lower
상기한 상부 열교환실(1a)에는 외부공기를 흡입하기 위한 외기흡입팬(2a)이 외기흡입구(11) 내측에 장착되어 있으며, 상기한 하부 열교환실(1b)에는 제어반 내부의 공기를 흡입하기 위한 내기흡입팬(2b)이 내기흡입구(13) 내측에 장착되어 있다.In the upper
그리고 상기 제어반 냉각기(1)의 케이스(10) 전면에는 전원스위치(15)와 하부 열교환실 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서와 온도와 습도를 디스플레이하는 온습도표시 및 설정기(16)가 부착되어 있으며, 상기 제어반 냉각기(1)의 내부 중간부분에는 상기한 외기흡입팬(2a)에 의하여 상부 열교환실(1a)로 흡입되는 외부공기가 하부 열교환실(1b)로 흐르지 못하도록 차단하면서 상부 열교환실(1a) 내부로 흐르도록 유도하는 상부 외기유도판(17)과, 상기한 내기흡입팬(2b)에 의하여 하부 열교환실(1b)로 흡입되는 제어반 내부공기를 상부 열교환실(1a)로 흐르지 못하게 차단하면서 하부 열교환실(1b) 내부로 흐르도록 유도하는 하부 내기유도판(18)이 형성되어 있다.In addition, a front surface of the
상기 제어반 냉각기(1) 내부에는 제어반 내부를 냉각시키기 위한 열교환장치(3)가 장착되어 있으며, 상기 열교환장치(3)는 상부 열교환실(1a)에 설치되는 상부 열교환기(3a)와 하부 열교환실(1b)에 설치되는 하부 열교환기(3b) 그리고 상기한 상부 열교환기(3a) 하단과 상기한 하부 열교환기(3b)의 상단 사이에 개재되는 열전소자(5)를 포함하여 구성되는데, 상기 열전소자(5)는 하부 열교환기(3b)의 상단에 면접촉되어 하부 열교환기로부터 열을 흡수하는 흡열히터싱크(5a)와 상부 열교환기(3a)의 하단에 면접촉되어 흡열히터싱크(5a)의 열을 상부 열교환기로 방출시키는 발열히터싱크(5b)를 구비하고 있다.Inside the
상기 열교환장치(3)의 상,하부 열교환기(3a)(3b) 각각은 일정간격으로 설치되는 다수의 다공튜브패널(4a)(4b)들과 이들 다공튜브패널들 사이사이에 설치되는 알루미늄 루버핀(42)으로 이루어져 있는데, 상기한 다공튜브패널(4a)(4b)들 도 8의 도시와 같이 다공홀(41)들이 일렬로 다수 형성되도록 알루미늄으로 압출 성형된 튜브패널을 일정길이로 절단한 다음 U자형으로 절곡 형성된 것이 사용되며, 상기한 알루미늄 루버핀(42)은 공기흐름의 경계층을 깨뜨리면서 공기의 마찰계수를 높일 수 있는 구조를 가지면서 지그재그상으로 절곡 형성된 것이 사용된다.Each of the upper and
그리고 상기한 상부 열교환기(3a)는 외기흡입팬(2a)으로부터 흡입되는 외부의 차가운 공기와의 열교환작용이 활발하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 그 상단부분이 외기흡입팬(2a)을 크게 벗어나지 않는 범위내에서 외기흡입팬(2a)에 근접하게 설치되어 있으며, 또한 냉매의 이동이 용이하도록 경사지게 설치되어 있다.In addition, the upper heat exchanger (3a) is a range in which the upper portion of the upper heat exchanger (3a) does not significantly deviate from the outside air suction fan (2a) so that the heat exchange action with the external cold air sucked from the outside air suction fan (2a) can be actively performed It is provided in close proximity to the outside
또한 상기한 하부 열교환기(3b)의 경우는 내기흡입팬(2b)으로부터 흡입되는 더운 공기와의 열교환작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 하단부분이 내기흡입팬(2b)을 크게 벗어나지 않는 범위내에서 내기흡입팬(2b)에 근접하게 설치되어 있으며, 하부 열교환기(3b) 역시 상부 열교환기(3a)와 같은 경사각도로 경사지게 설치되어 있다.(도 3 참조)In addition, in the case of the lower heat exchanger (3b), the lower end of the lower heat exchanger (3b) in order to facilitate the heat exchange action with the hot air sucked from the inside of the air intake range (2b) within a range that does not greatly deviate Is installed in close proximity to the bet suction fan (2b), the lower heat exchanger (3b) is also inclined at the same inclination angle as the upper heat exchanger (3a) (see Figure 3).
한편, 상기 케이스(10)의 바닥 일측에는 하부 열교환실(1b)에서 응축되어 고이게 되는 응축수를 배출시키기 위한 응축수 배출관(19)이 형성되어 있다.On the other hand, the bottom side of the
상기 열교환장치(3)의 상부 열교환기(3a)를 구성하는 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각은 상단부분이 절곡된 ∩자형으로 형성되어 있으며, 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각의 하단부분은 냉매가 저장되는 냉매저장실(61)과 연결되도록 냉매헤더(6)에 삽입 연결되어 있으며, 이와 같이 형성된 상부 열교환기(3a)는 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각의 하단부분과 냉매헤더(6) 각각은 열전소자(5)의 발열히터싱크(5b)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다. 그리고 상기한 냉매헤더(6)에는 냉매를 주입시키기 위한 냉매주입구(62)가 형성되어 있다.(도 5 및 도 10 참조)Each of the plurality of
상기 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 구성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들은 도 4의 도시와 같이 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성된 실시예와, 도 9의 도시와 같이 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성된 실시예로 구분되는데, 도 4의 도시와 같이 다공튜브패널(4b)들의 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성된 실시예의 경우에는 각 다공튜브패널(4b)의 상단부분이 열전달매체헤더(7a)에 삽입 설치되어 그 내부에 형성된 열전달매체충전실(71)과 연결되도록 형성된 상태에서 각 다공튜 브패널(4b)들의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)들의 상단부분 및 열전달매체헤더(7a)가 도 4 및 도 5의 도시와 같이 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다.The plurality of
그리고 도 9의 도시와 같이 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성된 실시예의 경우에는 각 다공튜브패널(4b)들의 하단부분이 열전달매체헤더(7b)의 열전달매체충전실(71)에 연결되도록 삽입 설치되어 있으며, 이와 같이 열전달매체헤더(7b)가 각 다공튜브패널(4b)들의 하단부분에 연결 형성된 하부 열교환기(3b)는 도 9 및 도 10의 도시와 같이 각 다공튜브패널(4b)의 절곡된 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)들의 상단부분이 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다.In the exemplary embodiment in which the upper end portion is bent in a U-shape as shown in FIG. 9, the lower end portion of each of the
상기 열교환장치(3)의 상부 열교환기(3a)는 냉매헤더(6)와 이에 연결된 다수의 다공튜브패널(4a) 각각의 내부를 진공상태로 만든 후에 냉매헤더(6)의 냉매저장실(61)에 일정량의 냉매를 주입하는데, 이때의 냉매 주입량은 냉매저장실(61)의 단면적을 기준할 때 대략 20∼40% 범위내로 주입되는 것이며, 하부 열교환기(3b)의 경우에는 다수의 다공튜브패널(4b)에 형성되어 있는 각 다공홀(41)들과 열전달매체헤더(7a)(7b)의 열전달매체충전실(71)에 열전달매체가 충전된 상태로 주입되는 것이며, 상기의 열전달매체는 빙점이 낮은 증류수가 바람직하며, 증류수가 준비되어 있지 아니할 경우에는 물을 충전시킬 수도 있다.The
상기와 같이 하부 열교환기(3b)에 충전되는 열전달매체는 하부 열교환기(3b)의 열전달 체적을 증대시켜서 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)가 하부 열교환 기(3b)에서 열을 빼앗는 흡열작용을 향상시키게 된다.As described above, the heat transfer medium filled in the
그리고 상기한 하부 열교환기(3b)의 상단부분이나 하단부분에 형성된 열전달매체헤더(7a)(7b) 각각에는 열전달매체를 충전시키기 위한 열전달매체주입구(72)가 형성되어 있다.A heat
한편, 상기와 같이 상,하부 열교환기(3a)(3b) 각각의 하단부분과 상단부분 사이에 개재된 상태로 설치된 열전소자(5)는 도 7의 도시와 같이 흡열히터싱크(5a)에 접촉하는 흡열부(51)와 발열히터싱크(5b)에 접촉하는 발열부(52) 사이에 N형반도체와 P형반도체가 서로 교대적으로 다수 배열상태에서 전극판(53)에 의하여 직렬로 연결된 구조로 구성되어 있으며, 또한 상기한 N,P형반도체와 흡열부(51) 및 발열부(52) 각각에는 합선을 방지하기 위하여 전기가 통하지 않는 세라믹 등으로 코팅처리된 절연층(54)이 형성되어 있으며, 또 상기 열전소자(5)에는 그 외주를 감싸도록 단열재(55)가 형성되어 있다.Meanwhile, as described above, the
상기 열전소자(5)에 전압을 인가시키게 되면 흡열부(51)가 흡열히터싱크(5a)로부터 열을 흡수하여 발열부(52)측으로 배출시키게 되므로서 하부 열교환기(3b)가 냉각되는 것이며, 상기한 발열부(52)로 배출되는 열에 의해 발열히터싱크헤드(5b)가 가열되면서 냉매헤더(6)의 냉매저장실(61)에 저장되어 있는 냉매를 증발시키게 되는데, 이러한 작용을 하는 열전소자(5)는 이미 여러분야에 적용되고 있으므로 열전소자에 대한 구체적인 작용에 대하여서는 생략하기로 한다.When the voltage is applied to the
한편, 상기한 열전소자(5)와 이의 흡열부(51) 및 발열부(52)에 접촉된 상태로 조립되는 흡열히터싱크(5a)와 발열히터싱크(5b)는 복수개의 고정볼트(8)에 의하 여 결합 조립된다.(도 4, 도 5, 도 9, 도 10 참조)On the other hand, the heat absorbing
상기에서의 고정볼트(8)는 열전달이 되지 않는 절연볼트 등이 사용되며, 또는 상기한 고정볼트(8) 대신에 절연재질로 된 클립 등의 구조로 된 결합부재를 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.The fixing bolt (8) in the above is used as an insulating bolt that is not heat transfer, or instead of the fixing bolt (8) it turns out that a coupling member of a structure such as a clip of insulating material may be used.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be described.
전기 및 전자회로장치가 설치된 제어반의 내부를 냉각시키기 위하여 상기 제어반 냉각기(1)의 전면에 설치된 전원스위치(15)를 온(on)조작하여 열교환장치(3)의 열전소자(5) 및 외기흡입팬(2a)와 내기흡입팬(2b)이 온습도표시 및 설정기(16)의 설정조건에 따라 전원이 인가되면 열교환장치(3)가 열교환작용을 수행하게 된다.In order to cool the inside of the control panel in which the electric and electronic circuit devices are installed, the
먼저, 도 4에 도시된 실시예는 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 형성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들을 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성되고 각 다공튜브패널(4b)들에 형성된 다공홀(41)이 개구된 상단부분에 열전달매체헤더(7a)를 연결 형성한 것으로서, 이 실시예의 열교환작용에 대하여 설명하면, 전원이 인가된 열전소자(5)는 직렬로 연결되어 있는 N,P형반도체들에 의하여 흡열부(51)가 열을 흡수하게 되므로서 흡열히터싱크(5a)가 냉각되어지며, 이에 따라 상기 흡열히터싱크(5a)는 그 일면에 면접촉된 상태로 용접되어 있는 하부 열교환기(3b)의 열전달매체헤더(7a)와 이에 연결된 다수의 다공튜브패널(4b)들의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)의 상단부분도 냉각되는데, 상기한 열전달매체헤더(7a)와 다수의 다공튜브패널(4b) 각각에 형성된 다수의 다공홀(41)에 충전되어 있는 증류수 내지 물과 같이 빙점이 낮은 열전달매체가 상기 하부 열교환기(3b)의 열전달 체적을 증대시킴과 동시에 하부 열교환기(3b)의 열이 흡열히터싱크(5a)로 빠르게 흡수되게 하는 작용이 나타나게 되므로서 상기 하부 열교환기(3b)는 빠르게 냉각된다.First, the embodiment shown in FIG. 4 is formed in the lower portion of the plurality of
따라서 내기흡입팬(2b)에 의해 제어반 내부 공기는 내기흡입구(13)를 통해 유입되어 하부 열교환기(3b)의 각 다공튜브패널(4b)과 접촉하는 동시에 각 다공튜브패널(4b)들 사이사이에 형성된 알루미늄 루버핀(42)을 통과하는 동안에 열교환작용으로 차갑게 냉각되어 내기배출구(14)를 통해 제어반 내부로 공급되어 제어반 내부를 냉각시키게 되는 것이다.Therefore, the air inside the control panel is introduced through the
그리고 상기 열전소자(5)의 발열부(52)에서 배출되는 열은 발열히터싱크(5b)를 가열시키게 되는데, 상기한 발열히터싱크(5b)의 일면에는 상부 열교환기(3a)의 하단부분과 각 다공튜브패널(4a)들의 하단이 연결되어 있는 냉매헤더(6)가 면접촉된 상태로 용접되어 있으므로서 상기한 발열히터싱크(5b)에서 방출되는 열은 상기의 냉매헤더(6)와 다공튜브패널(4a)들의 하단부분 및 알루미늄 루버핀(42)들의 하단부분을 가열시키게 되므로서 냉매헤더(6)의 냉매저장실(61)에 저장된 냉매의 기화작용은 빠르게 진행되며, 기화된 증발가스(냉매)는 각 다공튜브패널(4a)들 각각에 형성된 다수의 다공홀(41)을 따라 상승이동되면서 각 다공튜브패널(4a) 주위의 열을 흡수하여 액상으로 응축되는데, 이때 외기흡입팬(2a)에 의하여 상부 열교환실(1a)로 유입되는 외부의 차가운 공기는 상부 열교환기(4a)의 상측부분을 통과하는 과정에서 각 다공튜브패널(4a)들과 이들 사이에 설치되어 있는 알루미늄 루버핀(42)들과의 열교환작용이 활발하게 이루어지게 되며, 이에 따라 각 다공튜브패널(4a)들의 다공홀(41) 상측으로 상승되는 증발가스는 외부 공기로부터 흡수되는 냉기에 의해 액상으로 응축되며, 상기의 다공홀(41) 상측에서 응축된 액상냉매는 다공홀(41)을 따라 밑으로 하강하여 냉매저장실(51)로 낙하 저장된 후 다시 증발되어 응축되는 작용의 반복하게 되므로서 상기한 발열히터싱크(5b)의 열방출작용이 원활하게 진행되는 것이며, 따라서 흡열히터싱크(5a)는 하부 열교환기(3b)로부터 열을 빼앗는 냉각작용도 원활하게 이루어지게 되는 것이다. 한편 외기흡입팬(2a)에 의해 흡입되는 차가운 외부공기는 상부 열교환기(4a)를 통과하는 동안에 열교환작용을 더워진 상태로 외기배출구(12)를 통해 배출되는 것이다.In addition, the heat discharged from the
다음, 도 9 및 도 10에 도시된 실시예는 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 형성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들을 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성되고 각 다공튜브패널(4b)들에 형성된 다공홀(41)이 개구된 하단부분에 열전달매체헤더(7b)를 연결 형성된 것으로서, 이 실시예는 역시 열전소자(5)에 전압이 인가되면 흡열히터싱크(5a)가 하부 열교환기(3b)의 상단부분 즉, ∩자형으로 절곡 형성된 각 다공튜브패널(4b)의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)의 상단부분으로부터 열을 흡수하게 되며, 또한 각 다공튜브패널(4b)들의 다공홀(41)과 열전달매체헤더(7b)의 열전달매체충전실(71)에 충전되어 있는 빙점이 낮은 열전달매체에 의해 하부 열교환기(3b)의 냉각작용이 빠르게 진행되므로서 내기흡입팬(2b)에 의해 제어반 내부에서 가열된 공기가 하부 열교환실(1b)로 유입되어 하부 열교환기(3b)를 통과하는 동안 냉각되는 하부 열교환기(3b)와의 열교환작용으로 냉각되어 내기배출구(14)를 통해 제어반 내부로 공급되므로서 제어반 내부를 적정온도로 냉각시킬 수 있게 되는 한편, 이 실시예에서의 발열히터싱크(5b)는 전술한 실시예와 동일한 작용을 하게 되는 것이다.Next, the embodiment shown in FIGS. 9 and 10 has a plurality of
상기와 같은 본 발명은 열교환장치를 상,하부 열교환기로 분리 형성한 다음, 상부 열교환기의 하단은 열전소자의 발열부와 접촉하는 발열히터싱크에 결합시키는 한편, 하부 열교환기는 열전소자의 흡열부와 접촉하는 흡열히터싱크에 결합시키는 구조로 열교환장치를 구성하며, 하부 열교환기는 증류수 또는 물과 같이 빙점이 낮은 열전달매체를 충전시켜서 하부 열교환기의 열전달 체적을 증대시킴과 동시에 그의 열이 흡열히터싱크로 빠르게 열전달되는 작용을 촉진시키게 되므로서 하부 열교환기를 빠르게 냉각시킬 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 또한 상부 열교환기는 냉매를 이용하여 외부공기와의 열교환작용을 하도록 구성하여 흡열히터싱크에서 흡수된 열이 발열히터싱크를 통해서 상부 열교환기의 냉매를 증발시키는데 사용되게 하므로서 상부 열교환기의 열교환작용이 빠르게 진행되도록 하는 효과를 제공하므로서 이에 따라 제어반 내부를 적정 온도로 빠르게 냉각시킬 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 제어반 냉각기에 전면에 형성된 온습도 표시기를 통해 제어반 내부가 설정된 온도 및 습도로 냉각되었는지를 확인할 수 있어 제어반 냉각기를 효율적으로 운전할 수 있도록 하므로서 제어반 냉각기의 가동시간을 줄일 수 있게 하는 등의 이점을 제공하게 된다. 그리고 상,하부 열교환기는 냉매 및 열전달매체를 주입 또는 충전하기 전까지는 U자형으로 절곡 형성된 다공튜브패널와 알루미늄 루버핀 및 파이프 형상의 헤더로 제작할 수 있게 되므로서 상,하부 열교환기의 대량생산이 가능해져 제조비를 절감시킬 수 있게 하는 효과도 제공한다.In the present invention as described above, the heat exchanger is separated into upper and lower heat exchangers, and then the lower end of the upper heat exchanger is coupled to the heating heater sink in contact with the heat generating portion of the thermoelectric element, while the lower heat exchanger is connected to the heat absorbing portion of the thermoelectric element. The heat exchanger is constructed by coupling to the endothermic heater sink in contact with the bottom heat exchanger, which fills the heat transfer medium having a low freezing point such as distilled water or water to increase the heat transfer volume of the bottom heat exchanger, and at the same time, the heat is rapidly transferred to the endothermic heater sink. Since it promotes heat transfer, it provides an effect of rapidly cooling the lower heat exchanger. Also, the upper heat exchanger is configured to exchange heat with external air using a refrigerant so that the heat absorbed from the endothermic heater sink is exothermic heater. It is used to evaporate the refrigerant in the upper heat exchanger through the sink It provides the effect that the heat exchange action of the upper heat exchanger proceeds quickly, thereby allowing the inside of the control panel to be cooled quickly to an appropriate temperature. Also, the temperature inside the control panel is set through the temperature and humidity indicator formed on the front side of the control panel cooler. It can be confirmed that the cooling to the humidity to efficiently operate the control panel cooler to provide an advantage such as to reduce the operating time of the control panel cooler. The upper and lower heat exchangers can be manufactured with a U-shaped bent tube panel, aluminum louver fin, and a pipe-shaped header until the refrigerant and heat transfer medium are injected or filled, thereby allowing mass production of upper and lower heat exchangers. It also provides the effect of reducing manufacturing costs.
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