KR100912195B1 - 환경 친화적 직접 냉온장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환경 친화적 직접 냉온장치에 관한 것으로서, 내부 온도를 유지할 수 있도록 냉기 및 온기를 모두 생성할 수 있는 열전반도체를 사용한 직접 냉온장치를 제공하되, 열전도 효율을 더욱 향상시키고 진동 및 소음을 감소시킨 환경 친화적 직접 냉온장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 환경 친화적 직접 냉온장치는,
용기(100) 내부에 설치되는 것으로 냉기 또는 온기를 원할하게 유동시키는 팬(10)과, 상기 팬(10)의 외측에 설치되어 용기(100) 내부 공간에 냉기 또는 온기를 전달하는 냉,온전달판(20)과, 상기 냉,온전달판(20)의 외측에 설치되어 냉기 또는 온기를 장시간 유지시키는 보조블록(30)과, 상기 보조블록(30)의 외측에 설치되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(40)와, 상기 열전반도체(40)의 외측에 설치되어 열을 방출하는 방열판(50);을 포함하는 직접 냉온장치에 있어서,
보조블록(30)의 중심부에 수직으로 이어지는 통공(31)이 형성되고, 보조블록(30)과 열전반도체(40) 둘레에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1절연부재(70)가 형성되며, 제1절연부재(70)의 양측 및 상기 냉,온전달판(20)과 방열판(50) 사이에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2절연부재(80)가 형성되고, 냉,온전달판(20)의 일측에 용기(100) 내부 공간의 온도를 감지할 수 있는 온도감지수단(21)이 마련되며, 냉,온전달판(20)과 보조블록(30)과 열전반도체(40)와 방열판(50) 각각의 사이에 은박지(60)가 삽입된 후 적층 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.
디지털 X-RAY 필름 보관용기, 냉온장치, 열전반도체, 냉온전달판, 보조블록, 통공, 방열판, 은박지, 환경 친화적

Description

환경 친화적 직접 냉온장치 {Cooling and warming apparatus}
본 발명은 환경 친화적 직접 냉온장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, X-RAY 필름 보관용기의 내부 온도를 유지하기 위한 냉온장치를 제공함에 있어서, 열전반도체 소자를 적용하여 구성하되 열전도 효율을 향상시키고 진동 및 소음을 감소시킨 환경 친화적 직접 냉온장치에 관한 것이다.
일반적으로 병, 의원에서 검진용으로 널리 사용되고 있는 X-ray 필름은 일정두께의 폴리에스테르 필름 양면에 얇은 은막을 입힌 상태에서 X선이 투과되도록 함으로써 목적한 상(橡)이 X-ray 필름상에 맺히도록 한 후 현상절차를 거치는 것으로, 이렇게 촬영된 X-ray 필름을 통해 인체의 특정 부위에 대한 정밀한 검진이 이루어지는 것이다.
이와 같이, 촬영된 X-ray 필름은 의사가 환자의 진료 상담시 사용되거나 의 학 자료용으로 활용되는 것으로, 촬영 후 필름의 보존이 반드시 요구되었다.
X-ray 필름은 촬영장비 및 영상의 처리방법에 따라 아날로그 형태와 디지털 형태로 구분되나, 자료의 보관 및 활용 등 다양한 장점으로 인해 최근에는 디지털 형태의 X-ray 영상으로 그 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
그러나, 디지털 X-RAY 필름은 그 보관에 있어서 온도 및 습도에 민감하므로, 변형을 방지하기 위해서는 적절한 환경을 유지해야 할 필요성이 있었다. 즉, 고온다습한 여름철 또는 저온건조한 겨울철 외부 환경에 노출된 디지털 X-RAY 필름은 변형이 발생할 수 있으며, 이는 소중한 자료들이 손상될 수 있는 문제점도 있기에 자료의 보관에 있어 사용자의 주의를 기울일 필요가 있었다.
내부 공간의 온도를 유지하기 위한 방법으로는 일반적으로 프레온가스를 이용한 냉각시스템이 적용된다.
그러나, 프레온가스를 이용한 냉각시스템은 그 구성이 복잡하여 소요공간이 증대되고, 냉각시스템 구축에 있어 설치비용이 많이 소요되며, 냉각시스템의 작동시 진동과 함께 소음이 발생한다는 문제점 등이 있으며, 또한, 냉각시스템 작동시 사용되는 프레온가스 냉매는 오존층 파괴와 같은 환경오염의 문제가 발생한다는 단점이 있다.
뿐만 아니라, 디지털 X-RAY 필름의 보관에 있어서, 여름철 및 겨울철 외부환경에 영향을 받지 않고 적절한 환경을 유지시켜야 할 필요가 있으나, 프레온가스를 이용한 냉각시스템은 온도를 낮추는 기능만을 갖으므로 외부 온도가 높은 여름철 이외의 다른 계절에는 적용할 수 없어 그 사용이 제한적이라는 문제점과, 부피가 크고 설치가 복잡하여 이동이 불편하며, 설치 및 유지비가 많이 드는 문제점 등을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 디지털 X-RAY 필름을 보관할 수 있는 보관용기와 함께 내부 온도를 유지할 수 있는 냉온장치를 제공하되, 프레온가스를 사용하지 않으면서도 냉기 및 온기를 생성할 수 있는 열전반도체를 사용한 직접 냉온장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 환경 친화적 직접 냉온장치를 제공함에 있어서 냉온장치가 장착되는 소요공간 및 설치비용을 줄이면서도 열전도 효율을 향상시키고, 진동 및 소음과 온도의 변화를 최소화하여 디지털 X-RAY 필름의 효율을 외부에 영향을 받지 않고 유지하기 위한 환경 친화적 직접 냉온장치를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 환경 친화적 직접 냉온장치는,
용기 내부에 설치되는 것으로 냉기 또는 온기를 원할하게 유동시키는 팬과, 상기 팬의 외측에 설치되어 용기 내부 공간에 냉기 또는 온기를 전달하는 냉,온전달판과, 상기 냉,온전달판의 외측에 설치되어 냉기 또는 온기를 장시간 유지시키는 보조블록과, 상기 보조블록의 외측에 설치되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체와, 상기 열전반도체의 외측에 설치되어 열을 방출하는 방열판을 포함하는 직접 냉온장치에 있어서,
보조블록의 중심부에 수직으로 이어지는 통공이 형성되고, 보조블록과 열전반도체 둘레에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1절연부재가 형성되며, 제1절연부재의 양측 및 상기 냉,온전달판과 방열판 사이에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2절연부재가 형성되고, 냉,온전달판의 일측에 용기 내부 공간의 온도를 감지할 수 있는 온도감지수단이 마련되며, 냉,온전달판과 보조블록과 열전반도체와 방열판 각각의 사이에 은박지가 삽입된 후 적층 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.
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본 발명에 따른 환경 친화적 직접 냉온장치에 의하면, 프레온가스를 사용하지 않고, 흡열작용과 발열작용을 동시에 수행하는 열전반도체를 사용하여 직접 냉난방을 함으로써 냉기 및 온기를 모두 생성할 수 있으며, 진동 및 소음을 감소시키고, 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각각의 구성부 사이에 삽입된 은박지는 상호간에 형성된 미세한 유격 까지도 최소화하여 열전도효율을 향상시킨 효과도 있다.
또한, 보조블록에 형성된 통공은 금속재로 이루어진 보조블록의 온도변화에 따른 팽창과 수축현상을 보정하는 효과도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경 친화적 직접 냉온장치가 설치된 모습을 도시한 정단면도이며, 도 2는 환경 친화적 직접 냉온장치에 대한 사시도이며, 도 3은 환경 친화적 직접 냉온장치에 대한 분해사시도이며, 도 4는 환경 친화적 직접 냉온장치에서 보조블록과 열전반도체의 적층부위를 도시한 국부 확대도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 환경 친화적 직접 냉온장치는, 필름 보관용기(100) 내부에 냉,온기를 원할하게 유동시키는 팬(10)과, 상기 팬(10)의 외측에서 냉,온기를 전달하는 냉,온전달판(20)과, 상기 냉,온전달판(20)의 외측에서 냉,온기를 장시간 유지시키는 보조블록(30)과, 상기 보조블록(30)의 외측에서 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(40)와, 상기 열전반도체(40)의 외측에서 열을 방출하는 방열판(50)이 적층 설치되되, 상기의 냉,온전달판(20)과, 보조블록(30)과, 열전반도체(40)와, 방열판(50)이 적층되는 각각의 사이에는 은박지(60)가 삽입된 후 적층 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 보조블록(30)과 열전반도체(40) 주위에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1절연부재(70)가 형성되고, 상기 제1절연부재(70)의 양측 및 상기 냉,온전달판(20)과 방열판(50) 사이에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2절연부재(80)가 형성된다.
상기에서 팬(10)은 보관용기(100) 내부에 위치하여 회전하는 것으로 보관용기(100) 내부의 냉기 또는 온기를 원할하게 유동시키는 것이며, 상기 팬(10)의 외측에 부착되는 냉,온전달판(20)은 보관용기(100) 내부에 냉기 또는 온기를 효율적으로 전달하기 위해 형성된 것으로, 열전도율이 우수한 알루미늄과 같은 금속으로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 냉,온전달판(20)의 외측에는 발열체에 의해 열이 전달될 때 원하는 온도에 따라 전류를 차단 내지 인가시키는 온도감지수단(21)이 구비되는데, 상기 온도감지수단(21)으로는 온도가 일정온도 이상으로 올라가면 접점이 떨어져서 전류가 끊어지고 온도가 일정온도 이하로 내려가면 접점이 연결되어 전류가 다시 통하게 되는 바이메탈이 이상적이다.
상기에서 보조블록(30)은 냉,온전달판(20)의 외측에 부착되는 것으로 냉기 또는 온기를 장시간 유지하기 위해 형성되는 것이며, 상기의 보조블록(30) 외측에는 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(40)가 부착된다.
여기서, 열전반도체란 서로 다른 두개의 N,P형 반도체 소자를 직렬로 연결했 을때 두 금속의 접합부를 통하여 전류가 흐르면 그 접합부에서 열이 발생하거나 또는 흡수되는 펠티에 효과(Peltier's effect)를 이용한 반도체 소자이다. 어느 한 방향으로 전류를 흘려보내면 일측은 열을 방출하여 가열작용을 하고, 타측은 열을 흡수하여 냉각작용을 하게 된다. 이에 반해 역방향으로 전류를 흘려보내면 열을 방출하고 흡수하는 면이 바뀌게 되는 특징이 있다.
따라서, 상기 열전반도체(40)의 발열 및 흡열 작용에 의해 상기 보조블록(30)을 통해 상기 냉,온전달판(20)에 냉기 또는 온기가 전달되고 상기 냉,온 전달판(20)의 내측이 냉각되거나 가열되는 것이다.
상기 열전반도체(40)의 일반적인 크기는 가로, 세로, 높이(두께)가 각각 30mm×30mm×4mm로 구비되는데, 상기 보조블록(30)의 가로, 세로 크기는 열전반도체(40)와 동일하며 보조블록(30)의 높이(두께)는 열전반도체(40)의 3 ~ 10배인 것을 특징으로 하는데 5배가 가장 바람직한 것이다.
여기서, 상기 보조블록(30)은 열전반도체(40)의 일측에 부착되어 열전반도체(40)에서 발생하는 냉기 및 온기를 냉,온전달판(20)에 전달하고 전달된 냉기 및 온기가 장시간 유지되도록 하는 역할을 한다. 일반적으로, 상기와 같은 보조블록(30)이 없는 열전반도체(40)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(30)을 상기 열전반도체(40)의 일측에 부착 하여 냉각모드일때는 전원을 인가하여 열전반도체(40)의 흡열작용에 의해 냉기를 상기 냉,온전달판(20)에 전달하고 전원을 차단하였을 때 냉기가 쉽게 사라지지 않고 오래 유지하도록 하고, 반대로 가열모드일때는 반대로 전원을 인가하여 열전반도체(40)의 방열작용에 의해 온기를 상기 냉,온전달판(20)에 전달하고 전원을 차단하였을 때 온기가 쉽게 사라지지 않고 오래 유지하도록 한다.
이때, 상기 보조블록(30)의 높이(두께)가 열전반도체(40)의 3 ~ 10배인 것이 이상적이고 가장 바람직한 것은 5배인 이유는 여기에 있는 것이다. 즉, 상기 보조블록(30)의 높이(두께)가 열전반도체의 3배 이하이면 냉,온분리의 효과가 떨어지고, 보조블록(30)의 높이(두께)가 열전반도체의 10배 이상이면 열전달 효율이 상당히 떨어지기 때문이다.
또한, 상기 보조블록(30)은 열전도율이 우수한 금속재로 이루어지되, 중심부위는 수직형태로 관통된 통공(31)을 형성하는 것으로, 상기의 통공(31)은 열전반도체(40)로부터 전달되는 온도변화에 따라 금속재의 보조블록(30)이 팽창 및 수축되는 변화를 보정하기 위한 것이다.
바람직하게, 상기의 보조블록(30)은 열전도율 및 가공성이 우수한 알루미늄으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 방열판(50)은 열전반도체(40)의 외측에 부착되어 열을 방출하기 위해 형성된 것이며, 상기 보조블록(30)과 열전반도체(40)의 주위에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1절연부재(70)가 부착되고, 상기 제1절연부재(70)의 양측이나 상기 냉,온전달판(20)과 방열판(50) 사이에는 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2절연부재(80)가 부착된다.
상기 방열판(50)은 열전반도체(40)에 전원이 인가되어 상기 열전반도체(40)의 일측인 상기 보조블록(30)이 부착된 면에서 흡열작용으로 냉기가 발생하고, 타측인 상기 방열판(50)이 부착된 면에서 발열작용으로 온기가 발생할 때 열전반도체(40)의 타측에서 발생하는 열을 외부로 방출하게 됨으로써 상기 보조블록(30)이 부착된 면의 냉각효율을 더욱 높이는 역할을 한다.
또한, 상기 제1절연부재(70) 및 제2절연부재(80)는 각각 외부의 온도변화를 차단할 수 있도록 압축률이 상당히 우수한 스폰지 및 스티로폼으로 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 열전반도체(40) 의해 발생된 냉기 또는 온기를 냉,온전달판(20)을 통해 보관용기(100)의 공간 내부로 전달하게 되면 공간 내부는 상기 제1절연부재(70) 및 제2절연부재(80)에 의해 확실하게 냉,온기가 유지되는 단열효과가 발생한다.
본 발명의 또 다른 기술적 특징은, 열이 전도되는 각각의 구성부 사이에는 은박지(60)가 삽입되는 것이다.
즉, 상기의 냉,온전달판(20)과, 보조블록(30)과, 열전반도체(40)와, 방열판(50)이 적층되는 각각의 사이에는 은박지(60)가 삽입된 후 상호간에 부착되는 것으로, 은박지(60)가 수용됨에 따라 각각의 구성부 사이에서 발생할 수 있는 미세한 유격을 보완하고 그에 따른 진동 및 소음을 감소시키는 효과가 있으며, 각각의 구 성부 상호간의 밀착성을 향상시킴에 따른 열전도율이 향상되는 효과도 있는 것이다.
상기 은박지(60)의 가로, 세로 크기는 열전반도체(40) 및 보조블록(30)의 크기와 동일하게 형성되는 것으로, 바람직하게는, 열전반도체(40) 및 보조블록(30)의 가로, 세로 크기와 동일한 30mm ×30mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 환경 친화적 직접 냉온장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
우선 보관용기(100) 내부를 냉각시키기 위해 냉각모드로 작동을 시키고자 한다면 열전반도체(40)의 일방향으로 전원을 인가시켜 열전반도체(40)의 상측에 위치한 보조블록(30)에 흡열작용으로 인한 냉기를 전달하고, 상기 보조블록(30)에 전달된 냉기는 냉,온전달판(20)을 통해 보관용기(100) 내부로 전달되어 내부 공기가 냉각되는 것이다.
반면, 상기 열전반도체(40)의 하측에는 발열작용에 의해 열이 발생되는데, 그 열은 열전반도체(40)의 하측에 부착된 방열판(50)에 의해 외부로 방출되게 된다. 또한, 상기 방열판(50)의 방열에 의해 보관용기(100) 내부가 더욱 더 냉각되는
것이다.
그리고, 일정온도 이하로 보관용기(100) 내부의 온도가 내려갔을 때 상기 열전반도체(40)에 인가된 전원을 차단하면 상기 보조블록(30)에 의해 열전반도체(40)로부터 전달되던 냉기가 바로 차단되지 않고 일정시간 동안 유지되고, 상기 냉,온 전달판(20)과 방열판(50)사이에 부착된 제1단열부재(70) 및 제2단열부재(80)에 의해 공간 내부의 냉기는 쉽게 외부로 방출되지 않고 유지되는 것이다.
이와 반대로, 가열공기(100) 내부를 가열하기 위해 가열모드로 작동시키고자 한다면 상기 냉각모드와는 반대로 열전반도체(40)에 전원을 인가하여 열전반도체(40)의 상측에 위치한 보조블록(30)에 발열작용으로 인한 온기를 전달하고, 상기 보조블록(30)에 전달된 온기는 냉,온전달판(20)을 통해 보관용기(100) 내부로 전달되어 내부 공기가 가열되는 것이다.
그리고, 일정온도 이상으로 보관용기(100) 내부의 온도가 올라갔을 때 상기 열전반도체(40)에 인가된 전원을 차단하면 상기 보조블록(30)에 의해 열전반도체(40)로부터 전달되던 온기가 바로 차단되지 않고 일정시간 동안 유지되고, 상기 냉,온전달판(20)과 방열판(50)사이에 부착된 제1단열부재(70) 및 제2단열부재(80)에 의해 공간 내부의 온기는 쉽게 외부로 방출되지 않고 유지되는 것이다.
여기서, 온도변화는 온도감지수단(21)인 바이메탈을 통해 감지하는 것으로, 보관용기(100) 내부의 온도가 사용자로부터 설정된 온도 이상으로 올라가면 바이메탈에 의해 열전반도체(40)로 공급되는 전원을 차단함으로써 열공급이 중단되고, 반대로 보관용기(100) 내부의 온도가 사용자로부터 설정된 온도 이하로 내려가면 바이메탈에 의해 전원이 다시 열전반도체(40)로 공급됨으로 보관용기(100) 내부의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경 친화적 직접 냉온장치가 설치된 모습을 도시한 정단면도이며,
도 2는 환경 친화적 직접 냉온장치에 대한 사시도이며,
도 3은 환경 친화적 직접 냉온장치에 대한 분해사시도이며,
도 4는 환경 친화적 직접 냉온장치에서 보조블록과 열전반도체의 적층부위를 도시한 국부 확대도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 팬 20 : 냉,온전달판
21 : 온도감지수단 30 : 보조블록
31 : 통공 40 : 열전반도체
50 : 방열판 60 : 은박지
70 : 제1절연부재 80 : 제2절연부재
100 : 보관용기

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  6. 용기(100) 내부에 설치되는 것으로 냉기 또는 온기를 원할하게 유동시키는 팬(10)과, 상기 팬(10)의 외측에 설치되어 용기(100) 내부 공간에 냉기 또는 온기를 전달하는 냉,온전달판(20)과, 상기 냉,온전달판(20)의 외측에 설치되어 냉기 또는 온기를 장시간 유지시키는 보조블록(30)과, 상기 보조블록(30)의 외측에 설치되어 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 열전반도체(40)와, 상기 열전반도체(40)의 외측에 설치되어 열을 방출하는 방열판(50);을 포함하는 직접 냉온장치에 있어서,
    보조블록(30)의 중심부에 수직으로 이어지는 통공(31)이 형성되고, 보조블록(30)과 열전반도체(40) 둘레에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제1절연부재(70)가 형성되며, 제1절연부재(70)의 양측 및 상기 냉,온전달판(20)과 방열판(50) 사이에 냉기 또는 온기를 유지시켜주는 제2절연부재(80)가 형성되고, 냉,온전달판(20)의 일측에 용기(100) 내부 공간의 온도를 감지할 수 있는 온도감지수단(21)이 마련되며, 냉,온전달판(20)과 보조블록(30)과 열전반도체(40)와 방열판(50) 각각의 사이에 은박지(60)가 삽입된 후 적층 설치되는 것을 특징으로 하는 환경 친화적 직접 냉온장치.
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