KR101558053B1 - heat exchanger - Google Patents

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KR101558053B1
KR101558053B1 KR1020130135926A KR20130135926A KR101558053B1 KR 101558053 B1 KR101558053 B1 KR 101558053B1 KR 1020130135926 A KR1020130135926 A KR 1020130135926A KR 20130135926 A KR20130135926 A KR 20130135926A KR 101558053 B1 KR101558053 B1 KR 101558053B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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Abstract

열전달 효율을 높일 수 있는 열전소자 열교환장치가 개시된다. 그러한 열교환장치는, 발열부와 흡열부를 가지는 열전소자와 상기 열전소자를 수용하는 쟈켓을 구비하되, 상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓을 포함한다.  A thermoelectric-element heat-exchanging apparatus capable of increasing heat-transfer efficiency. Such a heat exchanger comprises a thermoelectric element having a heat generating portion and a heat absorbing portion, and a jacket for accommodating the thermoelectric element, wherein the jacket hermetically surrounds the heat generating portion of the thermoelectric element and receives the introduced heat radiating water, And a fluid jacket sealingly surrounding the heat absorbing portion of the thermoelectric element and configured to receive the introduced heat fluid and to directly contact the heat fluid with the heat absorbing portion.

Description

다이렉트 열전달 구조를 갖는 열전소자 열교환장치{heat exchanger}Heat exchanger having direct heat transfer structure (heat exchanger)

본 발명은 열교환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다이렉트 열전달 구조를 갖는 열전소자 열교환장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchange apparatus, and more particularly, to a thermoelectric-element heat exchanger having a direct heat transfer structure.

열전소자는 전자 냉동 등에서 사용되는 펠티어 효과가 큰 반도체 재료로서, p형 반도체와 n형 반도체로 구성되는 소자들의 집합으로 구성될 수 있다. 열전소자에 직류 전류를 흐르게 하면 펠티어 효과가 일어나 열전소자의 한쪽 면에서는 발열이 발생되고 그 반대쪽 면에서는 흡열이 일어난다. A thermoelectric element is a semiconductor material having a large Peltier effect, which is used in electronic refrigeration or the like, and can be composed of a set of elements composed of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. When a direct current flows through a thermoelectric element, a Peltier effect occurs and heat is generated on one side of the thermoelectric element and heat is generated on the other side.

열전소자(thermoelectric element)를 이용한 열교환장치는 비교적 소형의 냉각장치로서 널리 활용되고 있다. BACKGROUND ART A heat exchanger using a thermoelectric element is widely used as a relatively small cooling apparatus.

그러한 열교환장치에서 열전소자 이외에 열전도 그리이스 등이 사용되는 구조이므로 소비전력 대비 발생되는 에너지의 효율이 낮다.
In such a heat exchanger, since a thermal conductive grease or the like is used in addition to the thermoelectric element, the efficiency of energy generated relative to the power consumption is low.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 열전달 효율을 높일 수 있는 열교환장치를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat exchanger capable of increasing heat transfer efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 기계적 열적 스트레스를 줄일 수 있는 열교환장치를 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of reducing mechanical and thermal stress.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예적 일 양상에 따라, According to an aspect of an embodiment of the present invention for solving the above-mentioned technical problems,

열전소자를 이용한 열교환장치는A heat exchanger using a thermoelectric element

발열부와 흡열부를 가지는 열전소자; 및 A thermoelectric element having a heat generating portion and a heat absorbing portion; And

상기 열전소자를 수용하는 쟈켓을 구비하되;A jacket for accommodating the thermoelectric element;

상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓을 포함한다.   The jacket includes a cooling jacket that hermetically surrounds a heat generating portion of the thermoelectric element and receives the introduced heat radiation water and directly contacts the heat radiation portion with the heat generating portion; And a fluid jacket configured to receive the heat fluid and to directly contact the heat fluid with the heat absorbing portion.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 열유체는 냉각기능을 위한 유체일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thermal fluid may be a fluid for cooling function.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 발열부나 상기 흡열부는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the heat generating portion and the heat absorbing portion may be made of a ceramic material.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 발열부나 상기 흡열부의 표면은 열저항을 줄이기 위해 요철 형상으로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the surfaces of the heat-generating portion and the heat-absorbing portion may have a concave-convex shape to reduce thermal resistance.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 열전소자는 냉각을 위한 펠티어 소자일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thermoelectric element may be a Peltier element for cooling.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 열교환장치는, According to another aspect of the present invention, there is provided a heat exchanger comprising:

입력전원을 수신하여 출력전원을 생성하는 전원 인가부;A power supply unit for receiving input power and generating an output power;

상기 전원 인가부의 출력전원에 응답하여 발열하는 발열부와 상기 발열부의 반대편에서 흡열하는 흡열부를 가지는 열전소자 및 상기 열전소자를 수용하는 쟈켓을 포함하되, 상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓을 포함하는 열교환부;A thermoelectric element having a heat generating portion that generates heat in response to the output power of the power applying portion and a heat absorbing portion that absorbs heat on the opposite side of the heat generating portion, and a jacket that accommodates the thermoelectric element, wherein the jacket includes a heat generating portion A cooling jacket configured to enclose the heat absorbing member and to receive the introduced heat absorbing water to directly contact the heat generating member with the heat generating unit; and a cooling jacket sealingly surrounding the heat absorbing unit of the thermoelectric device, A heat exchanger including a fluid jacket configured to be in direct contact with the heat exchanger;

상기 발열부 또는 상기 흡열부의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 A temperature detector for detecting the temperature of the heat generating unit or the heat absorbing unit; And

상기 온도 검출부로부터 인가되는 온도 검출 데이터에 응답하여 상기 전원 인가부의 상기 출력전원을 단속함에 의해 상기 열교환부의 발열 및 흡열 동작이 미리 설정된 범위 내로 제어되도록 하는 모니터링부를 포함한다. And a monitoring unit for controlling the heat generation and the heat absorption operation of the heat exchange unit within a predetermined range by interrupting the output power of the power supply unit in response to the temperature detection data applied from the temperature detection unit.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 냉각 쟈켓에는 강제 순환용 펌프가 더 설치될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the cooling jacket may further include a forced circulation pump.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 냉각 쟈켓에는 쿨링 팬이 더 설치될 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the cooling jacket may further include a cooling fan.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예들에 따르면, 열교환장치의 열 효율이 높아지며, 장치 구성이 콤팩트하게 구현된다. 또한, 열전소자가 받게 되는 기계적 열적 스트레스가 줄어들어 열교환장치의 수명이 증가되는 효과가 있다.
According to the embodiments of the present invention as described above, the heat efficiency of the heat exchanger is increased, and the apparatus configuration is compactly realized. Also, the mechanical and thermal stresses received by the thermoelectric elements are reduced, thereby increasing the lifetime of the heat exchanger.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열교환장치의 구성 블록도.
도 2는 도 1에 따른 열저항들의 연결을 나타낸 등가회로도.
도 3은 도 1의 구성에 비해 열저항이 높은 열교환장치의 구성 블록도.
도 4는 도 1에 따른 열교환장치의 전체 구성을 보여주는 회로 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a configuration of a heat exchange device according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an equivalent circuit diagram showing the connection of the thermal resistances according to Fig.
Fig. 3 is a block diagram of a heat exchanger having a higher thermal resistance than that of Fig. 1. Fig.
4 is a circuit block diagram showing the overall configuration of the heat exchange device according to Fig.

위와 같은 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, without intention other than to provide an understanding of the present invention.

본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다 라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다. In this specification, when it is mentioned that some element or lines are connected to a target element block, it also includes a direct connection as well as a meaning indirectly connected to the target element block via some other element.

또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가급적 나타내고 있다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐, 타의 소자나 회로블록들이 더 구비될 수 있다. In addition, the same or similar reference numerals shown in the drawings denote the same or similar components as possible. In some drawings, the connection relationship of elements and lines is shown for an effective explanation of the technical contents, and other elements or circuit blocks may be further provided.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함될 수 있으며, 일반적인 열교환장치의 동작에 관한 세부는 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않음을 유의(note)하라.Note that the embodiments described and exemplified herein may also include complementary embodiments thereof, and details regarding the operation of a typical heat exchange apparatus are not described in detail in order to avoid obscuring the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열교환장치의 구성 블록도 이다.1 is a block diagram of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

열전소자를 이용한 열교환장치는 발열부(120)와 흡열부(110)를 가지는 열전소자(100)와, 상기 열전소자를 수용하는 쟈켓(200)을 구비한다. A heat exchanger using a thermoelectric element includes a thermoelectric element 100 having a heat generating portion 120 and a heat absorbing portion 110 and a jacket 200 for accommodating the thermoelectric element.

상기 쟈켓(200)은, 상기 열전소자(100)의 발열부(120)를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 상기 발열부(120)에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓(220)과, 상기 열전소자의 흡열부(110)를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 상기 흡열부(110)에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓(210)을 포함한다. 직접 접촉에 의해 충돌 제트 현상이 일어나면 접촉 효율이 증가된다.The jacket 200 encapsulates the heat generating part 120 of the thermoelectric element 100 and receives the introduced heat radiating water to directly contact the heat generating part 120 with the cooling jacket And a fluid jacket 210 configured to seally surround the heat absorbing portion 110 of the thermoelectric element and to receive the introduced heat fluid so that the heat fluid directly contacts the heat absorbing portion 110 . If the impinging jet phenomenon occurs by direct contact, the contact efficiency is increased.

발열부(120)는 세라믹 기판으로 구성될 수 있으며 표면에는 화학적 기계적 부식이나 손상을 방지하기 위해 코팅막이 도포될 수 있다. The heat generating portion 120 may be formed of a ceramic substrate, and a coating film may be applied to the surface to prevent chemical mechanical corrosion or damage.

유체 쟈켓(210)내에서, 열유체 입구(130)를 통해 들어오는 열유체는 분사부(132)를 통해 상기 흡열부(110)에 직접적으로 분산된다. 이 경우에 분산은 충돌 제트 현상으로 행해진다. 이에 따라, 열유체가 상기 흡열부(110)에 직접적으로 접촉되기 때문에 열저항은 실질적으로 제로이다. 흡열부(110)는 세라믹 기판으로 구성될 수 있으며 표면에는 화학적 기계적 부식이나 손상을 방지하기 위해 코팅막이 도포될 수 있다. In the fluid jacket 210, the heat fluid that enters through the thermal fluid inlet 130 is directly dispersed in the heat absorbing portion 110 through the jetting portion 132. In this case, the dispersion is effected by an impinging jet phenomenon. Accordingly, the thermal resistance is substantially zero since the heat fluid directly contacts the heat absorbing portion 110. The heat absorbing portion 110 may be formed of a ceramic substrate, and a coating film may be applied to the surface to prevent chemical mechanical corrosion or damage.

냉각 쟈켓(220)내에서 방열수 입구(140)를 통해 들어오는 방열수는 분사부(142)를 통해 상기 발열부(120)에 직접적으로 분사된다. 이에 따라 방열수와 상기 발열부(120)간의 열저항은 실질적으로 제로로 계산될 수 있다. The heat radiation water entering through the heat radiation water inlet 140 in the cooling jacket 220 is directly sprayed to the heat generation part 120 through the jetting part 142. Accordingly, the thermal resistance between the heat radiating part and the heat generating part 120 can be substantially zero.

따라서, 열전달 그리스 등이 도포되는 구조를 가지지 않으며 열유체나 방열수가 다이렉트로 접촉되는 구조이므로 열전달 효율이 개선된다. Therefore, the heat transfer efficiency is improved because the structure does not have a structure in which the heat transfer grease or the like is applied and the heat fluid or the heat transfer water is directly contacted.

또한, 상기 열전소자(110)의 발열부(120)와 흡열부(110)간의 방수 실링 또는 밀봉은 상부 패킹부(160)와 하부 패킹부(162)에 의해 볼트 체결없이 본딩 처리만으로 구현된다. 따라서, 세라믹 기판의 열변형이나 기계적 변형에 로버스트하게 되어, 장치의 수명이 길어지는 장점이 있다. The waterproof sealing or sealing between the heat generating portion 120 and the heat absorbing portion 110 of the thermoelectric element 110 is realized only by the bonding process without bolting by the upper packing portion 160 and the lower packing portion 162. Therefore, there is an advantage that the ceramic substrate is robust against thermal deformation or mechanical deformation, and the lifetime of the device is prolonged.

상기 열전소자(110)는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 것이며, 반도체로 만든 pn접합체로 구현될 수 있다. 상기 열전소자(110)의 구동 전력은 예를 들어 수십 내지 수백와트(W)로 이루어질 수 있다. The thermoelectric element 110 utilizes endothermic or exothermic heat generated by the Peltier effect, and may be realized as a pn junction body made of a semiconductor. The driving power of the thermoelectric element 110 may be, for example, several tens to several hundred watts (W).

도 1의 발열부(120)에 분사되는 냉각수는 물일 수 있으며, 흡열부(110)에 분사되는 열유체로서는 오일, 불소계열의 유체일 수 있다.The cooling water injected into the heat generating unit 120 of FIG. 1 may be water, and the heat fluid to be sprayed to the heat absorbing unit 110 may be oil or fluorine series fluid.

도 1의 구조는 발열부(120)의 냉각방식은 수냉식으로 되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 냉각팬을 설치하고 공냉식으로 도 1의 구조를 변경할 수 있을 것이다.1, the cooling method of the heat generating portion 120 is water-cooled, but the present invention is not limited thereto. For example, a cooling fan may be installed and the structure of FIG. 1 may be changed by air cooling.

도 2는 도 1에 따른 열저항들의 연결을 나타낸 등가회로도 이다.2 is an equivalent circuit diagram showing the connection of the thermal resistances according to FIG.

도면을 참조하면, 저항들(R3,R4)만이 실제로 존재하는 유효 열저항이고 나머지 저항들(R1,R2,R5,R6,R7-R10)은 제거된다. 여기서, 상기 나머지 저항들(R1,R2,R5,R6,R7-R10)은 도 3과 같은 구성을 가지는 열교환장치에서 열전달 그리스 등이 사용되는 경우에 존재하게 되는 저항들이다. Referring to the drawing, only the resistors R3 and R4 are actually effective thermal resistances and the remaining resistors R1, R2, R5, R6, and R7 to R10 are removed. The remaining resistors R1, R2, R5, R6, and R7-R10 are resistors that are present when a heat transfer grease or the like is used in the heat exchanger having the structure shown in FIG.

상기 저항들(R3,R4)은 열전소자의 흡열부의 열저항과 열전소자의 발열부의 열저항을 각기 나타낸다. The resistors R3 and R4 represent the thermal resistance of the heat absorbing portion of the thermoelectric element and the thermal resistance of the heat generating portion of the thermoelectric element, respectively.

도 1에서는 제거되는 상기 나머지 저항들(R1,R2,R5,R6,R7-R10)중 R1은 흡열판의 열저항이다. R2와 R5는 열전달 그리스의 열저항들이다. R6은 방열판의 열저항이다. R7은 조립용 볼트에 의해 발생되는 열저항이며, R8은 흡열부와 발열부간의 실링 가스켓의 열저항이다. R9는 흡열부와 발열부간의 공기 열저항이고, R10은 흡열부와 발열부간의 복사 열저항이다.In FIG. 1, among the remaining resistors R1, R2, R5, R6, and R7 to R10, R1 is the heat resistance of the heat absorbing plate. R2 and R5 are the thermal resistances of the thermal grease. R6 is the heat resistance of the heat sink. R7 is the thermal resistance generated by the assembling bolt, and R8 is the thermal resistance of the sealing gasket between the heat absorbing portion and the heat generating portion. R9 is the air heat resistance between the heat absorbing portion and the heat generating portion, and R10 is the radiation heat resistance between the heat absorbing portion and the heat generating portion.

열전소자(100)의 구동 전력이 12V x 6A = 72와트(W)라고 가정하고, 흡열판의 냉각온도 T1이 38도(℃)이고, 열전소자(100)의 흡열부의 온도 T2 가 20도, 발열부의 온도 T3 가 38도, 그리고 방열판의 방열온도 T4가 20도로 주어질 수 있다. Assuming that the driving power of the thermoelectric element 100 is 12 V x 6 A = 72 W (W), the cooling temperature T1 of the heat absorbing plate is 38 degrees (C), the temperature T2 of the heat absorbing portion of the thermoelectric element 100 is 20 degrees, The temperature T3 of the heat generating portion is 38 degrees, and the heat radiation temperature T4 of the heat sink is 20 degrees.

여기서, 전체 열저항 Rt를 1(K/W)로 가정할 경우에, 열량효율 Q1은 T1-T2/Rt = 18/1 = 18와트이고, Q2은 T3-T4/Rt = 18/1 = 18와트이다. Here, assuming that the total heat resistance Rt is 1 (K / W), the heat efficiency Q1 is T1-T2 / Rt = 18/1 = 18 watts and Q2 is T3-T4 / Rt = 18/1 = 18 It is watt.

도 3의 경우에는 Rt를 10(K/W)로 되어, Q1은 T1-T2/Rt = 18/10 = 1.8와트이고, Q2은 T3-T4/Rt = 18/10 = 1.8와트이다.3, Rt is 10 (K / W), Q1 is T1-T2 / Rt = 18/10 = 1.8 watts, and Q2 is T3-T4 / Rt = 18/10 = 1.8 watts.

따라서, 도 1의 열교환장치는 도 3의 구조 대비 10배의 열전달 효율을 가지므로, 에너지 전달 효율이 증대된다. 이는 전력 절감을 실현하게 되는 구조이다. Therefore, since the heat exchanger of FIG. 1 has a heat transfer efficiency ten times as large as that of the structure of FIG. 3, energy transfer efficiency is increased. This is a structure that realizes power saving.

도 3은 도 1의 구성에 비해 열저항이 높은 열교환장치의 구성 블록도 이다.Fig. 3 is a block diagram of the configuration of a heat exchanger having a higher thermal resistance than the configuration of Fig. 1. Fig.

도 3을 참조하면, 전형적인 열교환장치의 경우에 열전소자(100)를 수용하는 쟈켓은 열저항들이 복수로 존재하는 구조의 수냉 쟈켓(316)과 유체 쟈켓(400)으로 구성된다. 그리고, 열교환장치의 상부와 하부에는 방열판(318)과 흡열냉각판(306)을 체결하기 위한 상/하부체결용 볼트들(301,312)이 설치된다. Referring to FIG. 3, in the case of a typical heat exchanger, a jacket for accommodating the thermoelectric element 100 is composed of a water jacket 316 and a fluid jacket 400 having a plurality of thermal resistances. Upper and lower fastening bolts 301 and 312 for fastening the heat sink 318 and the heat absorbing cooling plate 306 are installed at the upper and lower portions of the heat exchanger.

여기서, 열저항들이 복수로 존재하는 구조란 도 1과 같이 다이렉트 열전달 구조가 아니라, 열전달 그리스 등을 통해 서로 접촉되는 소자들이 복수로 구성되는 것을 의미한다. Here, a structure in which a plurality of thermal resistors exist is not a direct heat transfer structure as shown in FIG. 1, but means that a plurality of elements are in contact with each other through a heat transfer grease or the like.

도면 내에서, 참조부호 304와 320은 열전달 그리스가 도포된 접촉 층을 나타낸다. 상기 열전달 그리스는 두 소자들(예:발열부와 방열판)간의 열전달 효율을 높이기 위해 도포되는 물질이다. 그러나 결국 열전달 그리스도 완벽한 열전달을 행하는 기능을 가지지 못하므로 어쨌든 열저항으로서 작용하는 것이다. In the figures, reference numerals 304 and 320 denote contact layers coated with thermal grease. The thermal grease is a material applied to enhance the heat transfer efficiency between two elements (e.g., heat generating portion and heat sink). But in the end, it does not have the ability to perform perfect heat transfer of heat, so it acts as a heat resistance anyway.

참조부호 302는 열유체 입구를 나타내고, 참조부호 322는 방열수 출구를 가리킨다. 참조부호 310은 열유체 출구를 나타내고, 참조부호 314는 방열수 입구를 가리킨다. Reference numeral 302 denotes a heat fluid inlet, and reference numeral 322 denotes a heat releasing water outlet. Reference numeral 310 denotes a heat fluid outlet, and reference numeral 314 denotes a heat dissipating water inlet.

도 3의 구조의 경우에는 도 2에서 보여진 저항들(R3,R4)은 물론, 나머지 저항들(R1,R2,R5,R6,R7-R10)도 유효 열저항으로서 참여한다. In the case of the structure of FIG. 3, the remaining resistors R1, R2, R5, R6, R7 to R10 as well as the resistors R3 and R4 shown in FIG.

따라서, 도 2와 같이 열전소자(100)의 구동 전력이 12V x 6A = 72와트(W)라고 가정하고, 흡열판의 냉각온도 T1이 38도(℃)이고, 열전소자(100)의 흡열부의 온도 T2 가 20도, 발열부의 온도 T3 가 38도, 그리고 방열판의 방열온도 T4가 20도로 주어졌다고 하면, Rt가 10(K/W)로 되어, 2, assuming that the driving power of the thermoelectric element 100 is 12V x 6A = 72 W (W), the cooling temperature T1 of the heat absorbing plate is 38 degrees (占 폚) Assuming that the temperature T2 is 20 degrees, the temperature T3 of the heat generating portion is 38 degrees, and the heat radiation temperature T4 of the heat sink is 20 degrees, Rt is 10 (K / W)

Q1은 T1-T2/Rt = 18/10 = 1.8와트이고, Q2은 T3-T4/Rt = 18/10 = 1.8와트로 계산된다. 따라서, 열저항이 10배 정도 높은 열교환장치의 구조이다. Q1 is calculated as T1-T2 / Rt = 18/10 = 1.8 watts and Q2 is calculated as T3-T4 / Rt = 18/10 = 1.8 watts. Therefore, it is a structure of a heat exchanger having a heat resistance as high as about 10 times.

또한, 도 3의 경우에는 상부 및 하부 체결볼트들의 채용에 기인하여 열전소자를 구성하는 세라믹 기판이 파손될 수 있다. In the case of FIG. 3, the ceramic substrate constituting the thermoelectric element may be broken due to the use of the upper and lower fastening bolts.

도 4는 도 1에 따른 열교환장치의 전체 구성을 보여주는 회로 블록도 이다.4 is a circuit block diagram showing the overall configuration of the heat exchange device according to FIG.

도 4를 참조하면, 전원 인가부(1100), 열교환부(1000), 온도검출부(1300), 모니터링부(1200)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the apparatus includes a power applying unit 1100, a heat exchanging unit 1000, a temperature detecting unit 1300, and a monitoring unit 1200.

상기 전원 인가부(1100)는 입력전원을 수신하여 출력전원을 생성한다. 여기서 입력전원은 교류전원일 수 있으며, 출력전원은 직류전원일 수 있다. The power applying unit 1100 receives the input power and generates an output power. Here, the input power may be AC power, and the output power may be DC power.

상기 열교환부(1000)는 상기 전원 인가부(1100)의 출력전원에 응답하여 발열하는 발열부(120)와 상기 발열부의 반대편에서 흡열하는 흡열부(110)를 가지는 도 1과 같은 열전소자 및 상기 열전소자를 수용하는 도 1과 같은 쟈켓을 포함한다. 상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓(220)과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓(210)을 포함한다. The heat exchanging unit 1000 includes a thermoelectric element as shown in FIG. 1 having a heat generating part 120 generating heat in response to an output power of the power applying part 1100 and a heat absorbing part 110 absorbing heat on the opposite side of the heat generating part, And includes a jacket as shown in Fig. 1 for accommodating a thermoelectric element. The jacket includes a cooling jacket (220) sealingly surrounding the heat generating portion of the thermoelectric element and configured to receive the introduced heat radiation water and directly contact the heat radiation portion with the heat generating portion, and a cooling jacket And a fluid jacket 210 configured to receive the heat fluid that is enclosed and to directly contact the heat fluid with the heat absorbing portion.

상기 온도검출부(1300)는 써미스터 등으로 구현된 상기 발열부(120) 또는 상기 흡열부(110)의 온도를 검출한다. The temperature detector 1300 detects the temperature of the heat generating unit 120 or the heat absorbing unit 110 implemented by a thermistor or the like.

상기 모니터링부(1200)는 상기 온도 검출부(1300)로부터 인가되는 온도 검출 데이터에 응답하여 상기 전원 인가부(1100)의 상기 출력전원을 단속함에 의해 상기 열교환부의 발열 및 흡열 동작이 미리 설정된 범위 내로 제어되도록 한다.The monitoring unit 1200 controls the output power of the power applying unit 1100 in response to the temperature detection data applied from the temperature detecting unit 1300 so that the heat generation and the heat absorbing operation of the heat exchanging unit are controlled within a predetermined range .

이에 따라, 냉각장치로서 사용될 경우에 냉각 온도가 설정된 온도로 제어될 수 있다. Thus, when used as a cooling device, the cooling temperature can be controlled to a set temperature.

이상에서와 같이 도면과 명세서를 통해 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이, 열교환장치의 세부적 연결 구성이나 온도 조절의 형태를 다양하게 변경 및 변형할 수 있을 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. For example, without departing from the technical spirit of the present invention, it will be possible to variously modify and modify the detailed connection configuration or the mode of temperature control of the heat exchanger when the matter is different.

100: 열전소자
110: 흡열부
120: 발열부100: thermoelectric element
110:
120:

Claims (8)

발열부와 흡열부를 가지는 열전소자; 및
상기 열전소자를 수용하는 쟈켓을 구비하되;
상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 분사될 시 충돌 제트 현상의 유발을 위해 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 분사될 시 충돌 제트 현상의 유발을 위해 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓을 포함하고,
상기 열전소자의 상기 발열부와 상기 흡열부간의 방수 실링 또는 밀봉은 상기 쟈켓의 상부 패킹부와 하부 패킹부를 이용하여 볼트 체결없이 본딩 처리로써 구현되는, 열전소자를 이용한 열교환장치.
A thermoelectric element having a heat generating portion and a heat absorbing portion; And
A jacket for accommodating the thermoelectric element;
The jacket sealingly surrounds the heat generating portion of the thermoelectric element and receives the introduced heat radiating water so that the heat radiating water directly contacts the heat generating portion in order to cause the impinging jet phenomenon when the heat radiating water is injected, A fluid jacket sealingly surrounding the heat absorbing portion of the thermoelectric element and configured to receive the introduced heat fluid and to directly contact the heat absorbing portion with the heat fluid for inducing impinging jet phenomenon when the heat fluid is injected and,
Wherein the waterproof sealing or sealing between the heat generating portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric element is realized by bonding without bolting using the upper packing portion and the lower packing portion of the jacket.
제1항에 있어서, 상기 열유체는 냉각기능을 위한 유체인 열전소자를 이용한 열교환장치.
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat fluid is a fluid for cooling function.
제2항에 있어서, 상기 발열부나 상기 흡열부는 코팅막이 도포된 세라믹 재질로 이루어진 열전소자를 이용한 열교환장치.
The heat exchanger according to claim 2, wherein the heat generating portion and the heat absorbing portion are made of a ceramic material coated with a coating film.
제2항에 있어서, 상기 발열부나 상기 흡열부의 표면은 열저항을 줄이기 위해 요철 형상으로 이루어진 열전소자를 이용한 열교환장치.
The heat exchanger according to claim 2, wherein the surface of the heat-generating portion and the surface of the heat-absorbing portion are formed in a concave-convex shape to reduce thermal resistance.
제2항에 있어서, 상기 열전소자는 냉각을 위한 펠티어 소자인 열전소자를 이용한 열교환장치.
The heat exchange device according to claim 2, wherein the thermoelectric element is a Peltier element for cooling.
입력전원을 수신하여 출력전원을 생성하는 전원 인가부;
상기 전원 인가부의 출력전원에 응답하여 발열하는 발열부와 상기 발열부의 반대편에서 흡열하는 흡열부를 가지는 열전소자 및 상기 열전소자를 수용하는 쟈켓을 포함하되, 상기 쟈켓은, 상기 열전소자의 발열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 방열수를 수용하여 상기 방열수가 분사될 시 충돌 제트 현상의 유발을 위해 상기 방열수가 상기 발열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 냉각쟈켓과, 상기 열전소자의 흡열부를 밀봉적으로 감싸며 유입되는 열유체를 수용하여 상기 열유체가 분사될 시 충돌 제트 현상의 유발을 위해 상기 열유체가 상기 흡열부에 직접적으로 접촉되도록 구성되는 유체쟈켓을 포함하는 열교환부;
상기 발열부 또는 상기 흡열부의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
상기 온도 검출부로부터 인가되는 온도 검출 데이터에 응답하여 상기 전원 인가부의 상기 출력전원을 단속함에 의해 상기 열교환부의 발열 및 흡열 동작이 미리 설정된 범위 내로 제어되도록 하는 모니터링부를 포함하며,
상기 열전소자의 상기 발열부와 상기 흡열부간의 방수 실링 또는 밀봉은 상기 쟈켓의 상부 패킹부와 하부 패킹부를 이용하여 볼트 체결없이 본딩 처리로써 구현되는, 열전소자를 이용한 열교환장치.
A power supply unit for receiving input power and generating an output power;
A thermoelectric element having a heat generating portion that generates heat in response to the output power of the power applying portion and a heat absorbing portion that absorbs heat on the opposite side of the heat generating portion, and a jacket that accommodates the thermoelectric element, wherein the jacket includes a heat generating portion A cooling jacket configured to enclose the heat absorbing portion of the thermoelectric element and enclose the heat absorbing water to directly receive the heat radiating portion for inducing an impinging jet phenomenon when the heat radiating water is injected, A heat exchanger including a fluid jacket configured to receive a thermal fluid to cause the thermal fluid to directly contact the heat absorbing portion for inducing impinging jet phenomenon when the thermal fluid is injected;
A temperature detector for detecting the temperature of the heat generating unit or the heat absorbing unit; And
And a monitoring unit for controlling the heat generation and the heat absorption operation of the heat exchange unit within a predetermined range by interrupting the output power of the power supply application unit in response to the temperature detection data applied from the temperature detection unit,
Wherein the waterproof sealing or sealing between the heat generating portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric element is realized by bonding without bolting using the upper packing portion and the lower packing portion of the jacket.
제6항에 있어서, 상기 냉각 쟈켓에는 강제 순환용 펌프가 더 설치되는 열전소자를 이용한 열교환장치.
The heat exchanger according to claim 6, wherein the cooling jacket further comprises a forced circulation pump.
제6항에 있어서, 상기 냉각 쟈켓에는 쿨링 팬이 더 설치되는 열전소자를 이용한 열교환장치.The heat exchanger according to claim 6, wherein the cooling jacket further comprises a cooling fan.
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