KR101500996B1 - 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전모듈의 발열판에 설치되는 방열핀에 열전모듈과는 전기적으로 연결되는 도전성 재질의 단자판이 더 설치되어, 외부의 전원을 열전모듈과 전기적으로 연결하는 단자 기능과 함께 발열판의 열기를 방출하는 방열 기능을 동시에 함으로써, 방열 성능을 향상시켜 열전모듈의 단락이나 소손을 효과적으로 방지할 수 있는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 연결금속에 의해 P형과 N형이 교호적으로 연결 배치되는 복수 개의 열전소자; 상기 열전소자의 일면에 설치되는 흡열판; 상기 열전소자의 타면에 설치되는 발열판; 상기 발열판의 외면에 설치되는 방열핀;을 포함하여 구성되되, 상기 방열핀에는, 상기 열전소자와는 도선으로 연결되고 리드선을 통해 외부의 전원과 전기적으로 접속되는 도전성 재질의 단자판이 더 설치되어, 상기 단자판이 상기 열전소자에 외부와 전기적으로 접속되는 단자 기능과 함께 상기 발열판에서 발생하는 열기를 외부로 방출하는 방열 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 기술적 요지로 한다.

Description

방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈{Thermoelectric module with terminal plate having radiant heat function}

본 발명은 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전모듈의 발열판에 설치되는 방열핀에 열전모듈과는 전기적으로 연결되는 도전성 재질의 단자판이 더 설치되어, 외부의 전원을 열전모듈과 전기적으로 연결하는 단자 기능과 함께 저온플레이트의 열기를 방출하는 방열 기능을 동시에 함으로써, 방열 성능을 향상시켜 열전모듈의 단락이나 소손을 효과적으로 방지할 수 있는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈에 관한 것이다.

일반적으로 열전모듈은 열에너지와 전기에너지의 변환을 행하는 반도체 소자인 열전소자를 이용하는 것으로, 복수 개의 P형 열전소자와 N형 열전소자가 연결금속에 의해 교호적으로 연결 배치되고 열전소자의 일면과 타면에 각각 발열판과 흡열판이 설치된 구조이다.

따라서 열전모듈은 열전소자를 인가되는 전류의 방향에 따라 발열판에서는 열기를 발생하는 발열 작용을 하고 흡열판에서는 열기를 흡수하는 흡열 작용을 한다.

이때 열전모듈의 발열판이 한계 온도 이상으로 과도하게 발열하면 열전소자 간의 전기적 연결이 단락 및 소손되므로 한계 온도를 초과하지 않게 하기 위한 목적으로 발열판의 외면에 방열핀을 설치한다.

그러나 종래의 열전모듈에 설치되는 방열핀은 그 크기가 열전모듈의 사이즈나 적용 위치에 따라 한정될 수밖에 없으므로 방열 면적을 확장시키는데 한계가 있고, 이로 인해 방열핀의 방열성능을 향상시키기가 곤란한 실정이다.

이를 극복하기 위하여 방열핀에 별도의 냉각팬 등의 냉각수단을 더 설치하기도 하지만 이는 구조를 복잡하게 하고 부피를 크게 하므로 실제로 적용하기에는 어려움이 있다.

국내 등록실용신안공보 제20-0263749호, 2002.01.28.자 등록. 국내 등록실용신안공보 제20-0387787호, 2005.06.15.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 별도의 냉각수단을 설치하지 않고도 열전모듈의 발열판에 발생하는 열기를 효과적으로 외부로 방출시켜 열전소자의 단락 및 소손 등이 확실하게 방지되도록, 방열핀에 열전소자와는 도선으로 연결되고 리드선(62)을 통해 외부와 전기적으로 접속되는 도전성 재질의 단자판이 더 설치되는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 역할을 겸하는 방열핀이 구비된 열전모듈은, 연결금속에 의해 P형과 N형이 교호적으로 연결 배치되는 복수 개의 열전소자; 상기 열전소자의 일면에 설치되는 흡열판; 상기 열전소자의 타면에 설치되는 발열판; 상기 발열판의 외면에 설치되는 방열핀;을 포함하여 구성되되, 상기 방열핀에는, 상기 열전소자와는 도선으로 연결되고 리드선을 통해 외부의 전원과 전기적으로 접속되는 도전성 재질의 단자판이 더 설치되어, 상기 단자판이 상기 열전소자에 외부와 전기적으로 접속되는 단자 기능과 함께 상기 발열판에서 발생하는 열기를 외부로 방출하는 방열 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 단자판은, 상기 방열핀의 일측에 설치되는 양극단자판; 및 상기 방열핀의 타측에 설치되는 음극단자판;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 단자판의 외면에는, 방열면적이 확대되도록 요철이 형성되는 것으로 특징으로 한다.

상기 단자판은, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은, 방열핀의 일측과 타측에 각각 양극과 음극이 되어 외부의 전원을 열전소자로 인가하는 도전성 재질로 열전도도가 우수한 충분한 면적의 전극부재가 더 설치되어, 열전소자로 외부의 전원을 인가하는 전극으로서의 기능과 함께 흡열판에서 방열핀으로 전달되는 열기를 외부로 방출하는 방열 부재로서의 기능도 동시에 갖게 됨으로써, 간단한 구조로서 발열판이 한계 온도 이상으로 발열하면서 발생하는 열전소자의 단락이나 소손 등의 폐단을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 도시한 사시도.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 도시한 측면도.

본 발명에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈은, 전기에너지가 인가되면 일면으로는 열기를 흡수하는 흡열 작용을 하고 타면으로는 열기를 발산하는 발열 작용하는 열전소자를 이용한 것으로, 휴대용 냉온장고, 컨트롤박스용 냉각기, 컴퓨터 쿨러, 소형 냉장고 등에 사용되는 장치이다.

특히, 본 발명에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈은, 발열판에서 발생하는 열기를 방열핀에 복잡하고 부피가 큰 냉각수단을 별도로 설치하지 않고 간단한 구성을 통해 더욱 효과적으로 방출시켜 발열판의 과도한 발열로 인한 열전소자의 단락이나 소손 등을 방지할 수 있는 것이 특징이다.

이러한 특징은, 발열판의 외면에 설치되는 방열핀에, 열전소자와는 도선에 의해 연결되고 외부의 전원과는 리드선에 의해 전기적으로 접속되는 단자판이 설치된 구성에 의해 달성된다. 단, 단자판은 열전도도가 우수한 알루미늄 혹은 알루미늄합금으로 구성되어 방열핀 상에서 최대한 넓게 설치된다. 그리고 단자판의 외면에는 요철이 형성된다.

따라서 상기 단자판은 외부의 전원을 각 열전소자로 인가하는 단자기능을 함과 동시에 방열핀과 함께 발열판에서 발생하는 열기를 외부로 방출하는 방열기능도 동시에 하게 됨으로써, 방열핀의 방열성능을 한 단계 더 향상시키면서 발열판의 과도한 발열로 인한 열전소자의 단락이나 소손 등을 방지하여 열전모듈의 작동이 원활하게 이루어지도록 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 도시한 사시도이고, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈을 도시한 측면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 열전소자(10), 흡열판(20), 발열판(30), 방열핀(40), 및 단자판(50)으로 구성된다.

먼저, 상기 열전소자(10)는, 복수 개의 P형 열전소자(10P)와 복수 개의 N형 열전소자(10N)가 복수 개의 연결금속(11)에 의해 교호적으로 연결된 것이다.

이때 열전소자(10)에 일방향으로 전류가 인가되어 흐르게 되면 그 일면으로는 외부의 열을 흡수하는 흡열 작용을 하고 그 타면으로는 외부로 열을 발산하는 발열 작용을 한다.

다음으로, 상기 흡열판(20)은, 흡열 작용을 하는 열전소자(10)의 일면에 설치되는 것으로, 이는 열전소자(10)의 흡열 작용시 외부의 열을 균일한 분포로 흡수하는 것이다.

그리고, 상기 발열판(30)은, 발열 작용을 하는 열전소자(10)의 타면에 설치되는 것으로, 이는 열전소자(10)의 발열 작용시 외부로 열을 균일한 분포로 발열하는 것이다.

다음으로, 상기 방열핀(40)은, 발열판(30)의 외면에 부착 설치되는 것으로, 이는 열전소자(10)의 발열 작용으로 인해 발열판(30)으로 전달된 열이 외부로 발산될 때 그 공기와 접촉되는 방열 면적을 확대시켜 열 발산을 용이하게 하는 것이다.

마지막으로, 상기 단자판(50)은, 본 발명의 핵심적인 구성으로 방열핀(40)에 설치되는 것으로, 이는 열전소자(10)를 외부의 전원과 연결하는 단자 역할과 발열판(30)으로 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열 기능을 동시에 하는 것이다.

즉, 단자판(50)은 열전소자(10)와는 도선(51)을 통해 전기적으로 연결되고 외부의 전원과는 리드선(52)을 통해 전기적으로 연결되어 단자로서의 역할을 하게 된다.

단, 단자판(50)은 전원의 음극과 연결되는 방열핀(40)의 일측에 설치되는 음극단자판(50a)과, 전원의 양극과 연결되는 방열핀(40)의 타측에 설치되는 음극단자판(50b)으로 구성된다.

그리고 단자판(50)은 방열핀(40)의 일측과 타측에 각각 설치됨에 따라 방열핀(40)과 같이 발열판(30)으로 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열 부재로서의 역할을 하게 된다.

이때 단자판(50)은 방열핀(40)에 설치 가능한 최대한 넓은 크기로 구성된다. 즉, 단자판(50)은 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 방열핀(40)의 전체 면적 내에서 최대한 넓은 크기로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 단자판(50)은 열전도도가 우수하고 도전성 재질이면 가능한데, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성되는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 도시하지 않았지만 단자판(50)의 방열 성능을 자체적으로 더욱 높일 수 있도록 그 외면에 공기와의 접촉 면적을 확대시키는 요철이 형성되는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈은, 열전소자를 외부의 전원과 전기적으로 접속시키기 위한 단자판이 방열핀에 최대한 넓은 크기로 설치되어 상기한 전극 기능과 함께 발열판의 열을 외부로 방출하는 방열 기능을 동시에 하도록 구성됨에 따라 발열판의 열을 더욱 효과적으로 방출함으로써 고장이나 파손을 막아 작동 성능을 원활하게 유지할 수 있게 한다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10: 열전소자 10P: P형 열전소자
10N: N형 열전소자 11: 연결금속
20: 흡열판 30: 발열판
40: 방열핀 50: 단자판
51: 도선 52: 리드선
50a: 양극단자판 50b: 음극단자판

Claims (4)

1. 연결금속(11)에 의해 P형과 N형이 교호적으로 연결 배치되는 복수 개의 열전소자(10);
   상기 열전소자(10)의 일면에 설치되는 흡열판(20);
   상기 열전소자(10)의 타면에 설치되는 발열판(30);
   상기 발열판(30)의 외면에 설치되는 방열핀(40);을 포함하여 구성되되,
   상기 방열핀(40)에는,
   상기 열전소자(10)와는 도선(51)으로 연결되고 리드선(52)을 통해 외부의 전원과 전기적으로 접속되어 상기 열전소자(10)에 외부와 전기적으로 접속되는 단자 기능과 함께 상기 발열판(30)에서 발생하는 열기를 외부로 방출하는 방열 기능을 동시에 수행하는 도전성 재질의 단자판(50)이 더 설치되고,
   상기 단자판(50)은,
   상기 방열핀(40)의 일측에 설치되는 양극단자판(50a); 및 상기 방열핀(40)의 타측에 설치되는 음극단자판(50b);으로 구성되고,
   상기 단자판(50)은,
   알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 구성되며,
   상기 단자판(50)은,
   상기 방열 기능을 높이기 위하여 상기 방열핀(40)의 전체 면적 내에서 최대한 넓은 크기로 설치되는 것을 특징으로 하는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 단자판(50)의 외면에는,
   방열면적이 확대되도록 요철(53)이 형성되는 것으로 특징으로 하는 방열기능을 겸하는 단자판이 구비된 열전모듈.
4. 삭제

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