KR101577024B1 - 복수 개의 펠티어 소자를 이용한 사육수조 수온조절장치 및 수온조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 펠티어소자를 이용한 수온조절장치에 관한 것으로, 감온과 가온기능으로 용도가 지정된 복수 개의 펠티어소자를 사용하는 것을 특징으로 한다. 용도가 지정된 복수의 펠티어소자를 통해 감온과 가온 기능을 분산시켜 상기 펠티어소자의 과부하, 성능한계, 수명단축의 문제점을 해결하고 성능발휘에 효율성을 높이는 구성을 제공한다. 또한 메인조작부의 온도감지 및 제어를 통해 유체가 설정온도로 도달하기 위해 감온과 가온용 펠티어소자가 듀얼로 각각의 역할을 수행하여 유체가 설정온도로 정확히 도달하고 소요시간을 단축시키는 효과가 있다.

Description

복수 개의 펠티어 소자를 이용한 사육수조 수온조절장치 및 수온조절방법 {Device and method for controlling water temperature }

본 발명은 전원 공급 시 발열과 흡열 반응을 동시에 일으키도록 기능을 설정한 복수개의 펠티어 소자를 이용한 수온조절장치에 관한 것으로, 감온과 가온 용도로 각각 지정된 복수 개의 펠티어 소자에 전원을 인가하여 각각 설정된 펠티어 소재와 접촉된 수온조절장치를 통과하는 유체를 특정 온도에 도달하도록 하는 복수 개의 펠티어 소자를 이용한 수온조절장치 및 수온조절방법에 관한 것이다.

본 발명에 사용되는 기본 원리인 펠티어 효과(Peltier effect)는 1834년 프랑스 J.C.A.Peltier가 발견한 현상으로, 전자공학분야나 재료공학분야에서 다루어지는 접합에 따른 전기적 성질 중 하나에 해당된다. 서로 다른 두 가지 물질들 간의 접합된 상태에서 전류가 유동할 때 발열과 흡열이 이루어지는데, 전류가 어떤 한 방향으로 유동할 때 열이 발생된다면 전류가 그와 반대방향으로 유동할 경우 열을 흡수하는 성질을 펠티어 효과라 한다.

상기와 같은 펠티어 효과의 가역성을 적용시킨 예로는 N형 반도체소자와 P형 반도체소자를 금속판에 의하여 연결시킨 펠티어 소자가 대표적이며, 열전소자(펠티어 소자) 또는 열전모듈(Thermoelectric Module, TEM)이라 불리기도 한다.

펠티어 소자에 전원을 공급하게 되면, N형 반도체소자로 전류가 전달된 다음 연결금속판과 P형 반도체소자를 통하여 전류가 흐르게 되면서, 발열현상이 발생하고 연결금속판에서는 흡열현상이 발생하게 된다. 그리고 반대방향으로 전류가 흐르게 되면 흡열현상이 발생하고 연결금속판에서는 발열현상이 발생하게 된다.

일반적으로 펠티어 소자는 가열과 냉각 기능 이외에도 소용량 무소음으로 폐기 처분시 공해물질이 전혀 발생하지 않아, 냉장온도를 매우 낮은 수준까지 낮출 필요가 없는 화장품이나 의약품 보관용 냉장장치 또는 좁은 공간에서도 용이 설치가 가능한 소형 냉장장치나, 전력공급원으로 배터리를 사용한 휴대용 냉장고와 같은 분야에도 활발하게 적용되고 있다.

또한 펠티어 소자는 고체구조를 갖기 때문에 신뢰성이 높고 반영구적으로 사용가능하며 주위 온도(환경온도)보다 더 낮게 냉각이 가능하므로, 적절한 제어시스템을 갖추면 ±0.05℃보다 더 정밀한 온도 제어가 가능(PID제어)하여 최근 온도조절 장치에 펠티어 소자를 적용하기 위한 기술개발 빈도가 높아지고 있다.

일반적으로 단일의 펠티어 소자를 사용하는 경우 흡열 시 잠열을 보유한 발열부 온도에 따라 흡열부의 냉각 효율이 좌우되어 발열부 측의 온도를 적정수준으로 낮추어 주는데 시간이 소요됨에 따라 펠티어 소자에 의한 냉각효율이 떨어지게 되고, 이와 반대로 발열 시 흡열부 측의 온도를 적정수준으로 올리는데 시간이 소요됨에 따라 펠티어 소자에 의한 가열효율이 떨어지게 되므로, 복수개의 펠티어 소자를 이용하여 열교환 효율을 개선시킬 수 있는 기술개발이 시급하다.

한국 공개특허공보 특2002-0092335호에는 펠티어 소자의 흡열부와 연결되는 냉매라인 상에 냉매회수용 리시버탱크를 설치하고, 이 리시버탱크를 방열실측으로 연장된 냉매라인과 연결하며, 이 냉매라인을 방열실 내부에 설치된 방열라인의 방열열교환기와 연결 설치하여, 시스템의 정상 가동 시에는 방열실의 내부온도를 적정수준으로 낮추는 펠티어 소자를 이용한 프리저시스템에 대해 개시되어 있다. 한국공개특허공보 제10-2008-0107133호에는 펌프에 의해 유입관을 통해 유입되는 수조의 물이 수조에 연결된 유출관을 통해 유출되게 하는 물탱크와 입력부에 의해 설정된 값에 따라 상기 수조의 물이 일정한 온도를 가지도록 물탱크를 가열/냉각시키는 열전소자와 극성변환장치를 가지는 가열/냉각부를 포함하는 수조용 항온장치에 대해 개시되어 있다. 한국 공개특허공보 제10-2010-0066698호에는 내부에 물이 저장되는 제1 탱크, 제1 탱크와 연결되고 제1 탱크 내의 워터를 순환시켜 냉수 또는 온수로 생산하는 펠티어 모듈, 양면에 냉각 및 가열되는 냉각면 및 가열면을 구비한 적어도 하나의 펠티어 소자, 펠티어 소자의 냉각면 및 가열면 중 어느 한 면에 접면하고 내부에 다수의 유로가 형성된 구조체를 갖는 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템이 개시되어 있다. 한국 등록실용신안공보 제20-0288720호에는 생수통을 상부에 거꾸로 재치하는 방식의 냉온수기에서 상온수와 냉각수를 분리하는 분리판이 설치된 냉수조, 냉수조의 하부에는 상온수가 유입되는 열수조를 연결되고, 상기 냉수조 외벽에 형성된 관통구멍에 열전도율이 우수한 연결봉을 액밀하게 설치하되, 상기 냉수조 내측으로 돌출되는 연결봉의 일단이 열전도체로 이루어진 상기 분리판의 측면과 밀착되게 설치하며, 냉수조 외부로 노출되는 상기 연결봉의 타단은 냉수조 외벽면에 단열층을 사이에 두고 설치되는 열전소자의 콜드싱크에 접하게 설치하고, 상기 열전소자의 주위에는 방열기와 이 방열기의 열을 식힐 수 있는 방열팬을 설치한 열전소자를 이용한 냉온수기가 개시되어 있다. 그러나 상기 선행기술들은 유체가 설정된 특정 온도에 도달하도록 감온과 가온 기능으로 용도가 특정된 복수의 펠티어 소자를 이용한 수온조절방법은 개시되지 않아 본 발명의 기술적 특징과는 차이를 보인다.

본 발명은 수온조절장치에 있어서 단일의 펠티어 소자 이용하게 되면 냉각 또는 발열시 펠티어 소자에 내재된 열 또는 냉열로 인해 수온조절에 불필요한 전기와 시간이 소요되고, 과부하로 인해 펠티어 소자는 허용온도를 넘어서 내부에 element 단락이 발생하여 수명이 단축되는 문제점을 해결하기 위해 감온과 가온 기능을 독립적으로 담당하는 복수개의 펠티어 소자를 이용한 수온조절방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 수온조절장치에 관한 것으로 감온과 가온 용도로 각각 특정 복수 개의 펠티어소자를 사용하는 것을 특징으로 한다. 수온조절장치는 메인조작부와 펠티어장치로 이루어지고; 상기 메인조작부는 수온 제어를 위한 온도측정기, 냉온스위치 및 전원스위치로 이루어지며; 상기 펠티어장치는 감온 용도로 지정된 펠티어소자와 가온 용도로 지정된 펠티어소자, 복수 개의 펠티어소자의 상부 일측면에 접촉 연결되는 히팅방열판, 복수 개의 펠티어소자의 하부 일측면에 접촉 연결되는 칠링방열판, 상기 히팅방열판의 상부면 임의의 위치에 설치된 복수 개의 냉각팬으로 이루어진다.

히팅방열판은 일정 두께를 갖는 판과 상기 판의 측면으로부터 서로 마주보도록 돌출 형성된 한 쌍의 외곽 사각판, 상기 한 쌍의 외곽 사각판 사이에 판 상부로부터 돌출된 복수 개의 빗살판이 형성되어 있다.

칠링방열판은 외피를 형성하는 외부하우징과 내부에 설치된 하나 이상의 유로관으로 이루어지고, 상기 칠링방열판의 양측면에 형성되고 상기 유로관의 양단부와 연결되는 하나 이상의 유입구와 이에 대응되도록 형성된 유출구를 갖는다. 칠링방열판 내부에 설치된 하나 이상의 유로관은 하나 이상의 "S"자형 관이 일체로 형성되거나 복수 개의 "ㅡ"자형 관으로 형성된 것 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 유로관은 유입된 유체가 내부를 통과하도록 안내한다.

하나 이상의 유입구와 이에 대응되도록 형성된 하나 이상의 유출구, 및 유체가 통과하도록 안내하는 하나 이상의 유로관은 내부가 관통되어 연결된 통공을 가지고, 상기 통공은 통공의 내측면으로부터 중심부를 향해 네 개의 날개가 돌출되어 "ㅡ" 또는 "X"자형 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 복수 펠티어소자를 이용한 수온조절방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 용도가 특정된 펠티어 소자를 복수 개로 사용함으로서 단일 펠티어 소자의 내부 온도 상승으로 인한 성능의 한계와 element 단락으로 인한 수명단축을 방지할 수있다. 수온조절장치에 탑재된 복수 개의 펠티어 소자는 지정된 기능으로만 수행하므로 내부에 열 또는 냉열이 잠재된 상태에서의 기능변환으로 인한 성능저하를 방지하고 수온조절에 있어 효율성을 높이고, 유체가 설정온도로 도달하기 위해 실시간 온도센서로 수온을 감지하고 제어부를 통해 각 펠티어소자의 온도가 설정되므로 유체가 설정온도에 정확하게 도달가능하고, 일정온도에 소요되는 시간이 단축되는 효과가 있다.

도 1는 본 발명의 펠티어장치의 정면사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 유로관을 탑재한 칠링방열판을 나타낸다.
도 3은 칠링방열판 상부에 복수 개의 펠티어소자가 설치된 상태를 나타낸다.
도 4은 복수 개의 펠티어소자를 고정시키는 고정부재가 설치된 상태를 나타낸다.
도 5은 고정부재 상부에 히팅방열판이 설치된 상태를 나타낸다.
도 6는 히팅방열판 상부에 복수 개의 냉각팬이 설치된 상태를 나타낸다.
도 7은 고정홈이 형성된 히팅방열판과 냉각팬을 나타낸다.
도 8은 고정홈이 형성된 히팅방열판과 냉각팬의 결합상태를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 메인조작부의 사시도를 나타낸다.
도 10는 본 발명의 메인조작부의 정면도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 메인조작부의 후면도를 나타낸다.
도 12은 감온 기능 설정 시 본 발명과 기존 발명에 의한 수온 변화(A)와 시간별 감온변화(B)를 나타낸다.
도 13은 가온 기능 설정 시 본 발명과 기존 발명에 의한 수온 변동(A)와 시간별 가온변화(B)를 나타낸다.
도 14는 특정온도 설정 시 본 발명의 펠티어장치에 의한 수온 변동을 나타낸다.

이하, 본 발명의 복수 펠티어소자를 탑재된 펠티어 장치와 이를 이용한 수온조절방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 복수의 펠티어를 장착한 수온조절장치

도 1은 본 발명의 복수의 펠티어를 장착한 수온조절장치의 정면사시도를 나타낸다. 도 1은 메인조작부가 생략된 펠티어 장치의 구성으로 펠티어 소자, 상기 펠티어 소자의 상하면에 각각 접면하는 히팅방열판과 칠링방열판, 상기 히팅방열판의 일측면에 위치하는 냉각팬으로 구성된다.

본원 발명의 펠티어 소자를 이용한 수온조절장치는 발열과 흡열반응을 동시에 일으키므로, 상기 펠티어소자의 흡열면과 접면하고 단열재로 이루어진 냉각블럭, 상기 냉각블럭의 일측면에 형성된 냉각팬, 상기 펠티어 소자의 발열면에 접면하는 발열블럭, 및 발열블럭의 일측면에 형성된 발열팬으로 구성된다. 펠티어 소자는 고체구조를 갖기 때문에 신뢰성이 높아 반영구적으로 사용가능하고 작은 크기로 인해 효율적인 공간활용이 가능하며 적절한 제어시스템을 갖추면 정확한 온도제어가 가능한 장점이 있다.

그러나 단일의 펠티어 소자를 수온조절장치에 이용하게 되면 냉각시 발열면이 보유한 열로 인해 흡열면의 냉각효과가 떨어지고 반대로 가열시 흡열면이 보유한 냉열로 인해 발열면의 가열효과가 떨어져, 수온조절에 불필요한 전기와 시간이 소요된다. 또한 인가전압에 비례하여 냉각 또는 흡열효과가 좌우되는데 단일 펠티어소자는 일정 성능에 도달하면 전압증가에도 기능이 향상되지 않고, 발열면에 열저항 물체 즉 방열판을 부착하지 않으면 온도가 쉽게 고온으로 상승하고 만일 허용온도를 넘으면 펠티어소자 내부의 element에서 단락이 생겨 결국 파손되고 펠티어소자의 수명이 단축된다.

이에 본 발명에서는 복수의 펠티어 소자를 사용하고 각각 감온과 가온기능으로 용도를 한정하여 수온조절에 있어 효율성을 높이면서 안정적인 구동이 가능한 복수개의 펠티어 소자를 이용한 수온조절장치 및 방법을 제공하고자 한다.

도 2는 본 발명의 펠티어 장치의 구성부 중 유로관을 탑재한 칠링 방열판을, 도 3은 칠링 방열판 상부에 복수 개의 펠티어소자가 설치된 상태를 나타낸다. 칠링방열판 내부에는 하나 이상의 유로관이 장착되고, 칠링방열판 상부 임의의 위치에 복수 개의 접촉판이 형성된다. 상기 접촉판은 전도도가 높은 알루미늄 재질로 이루어지고 복수의 펠티어 소자가 접면 형성되도록 공간을 제공한다.

상기 접촉판은 설치되는 펠티어 소자의 개수에 따라 유체와 접촉되는 표면적을 넓혀 열교환 효율을 높이도록 구성 가능하다. 칠링 방열판은 외부를 형성하는 외부하우징과 내부에 설치된 하나 이상의 유로관으로 이루어지고, 칠링방열판의 양측면에 상기 유로관의 양단부와 연결되는 하나 이상의 유입구와 유출구를 갖는다.

칠링방열판 내부에 설치된 하나 이상의 유로관은 하나 이상의 "S"자형 관이 일체로 형성되거나 복수 개의 일자형 관으로 형성된 것 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 유로관은 유입된 유체가 내부를 통과하도록 안내한다. 유입구, 유출구, 및 유로관은 내부에 연결된 통공을 갖는데, 상기 통공은 통공의 내측면으로부터 중심부를 향해 네 개의 날개가 돌출되어 "ㅡ" 또는 "X"자형 통공이 형성되고 상기 통공의 형상을 통해 유체와 닿는 표면적이 넓어져 펠티어 소자로부터 발생된 열이 유체에 직접적으로 전달된다.

도 4은 복수 개의 펠티어소자를 고정시키는 고정부재가 설치된 상태를 나타낸다. 하나 이상의 유로관이 탑재된 칠링방열판, 상기 칠링방열판 상부면에 하나 이상의 접촉판과 고정부재가 형성되고, 상기 접촉판과 고정부재는 하나 이상의 체결부재에 의해 상호결합되며, 상기 접촉판과 고정부재 사이에 펠티어 소자가 고정 거치된다.

칠링방열판 내부을 통과하는 유체에 열을 효과적으로 교환하기 위해서는 상기 칠링 방열판 상부에 위치한 접촉판과 펠티어 소자는 반드시 접면되도록 설치되어야 한다. 펠티어소자 상부면에 위치하는 고정부재는 펠티어소자의 방열에 적합하도록, 열전도율이 높고 표면적인 넓은 금속판인 알루미늄, 세라믹, 구리 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 통상적인 소재로 고정부재를 제작할 경우 펠티어소자의 과열을 방지에 어려움이 있으므로 접촉판과 고정부재를 상호 결합시키는 체결부재에 의해 상기 펠티어소자와 고정부재 사이에 틈새가 형성되어야 한다.

도 5은 고정부재 상부에 히팅방열판이 설치된 상태를, 도 6은 히팅방열판 상부에 복수 개의 냉각팬이 설치된 상태를 나타낸다. 도 5에 도시된 히팅방열판은 일정 두께를 갖는 판과 상기 판의 측면으로부터 서로 마주보도록 돌출 형성된 한 쌍의 외곽 사각판, 상기 한 쌍의 외곽 사각판 사이에 판 상부로부터 돌출된 복수 개의 빗살판이 형성되어 있다. 본 발명에서 사용되는 히팅방열판은 당업자에 의해 그 모양이나 형성은 변동하여 적용될 수 있으나, 상부면 임의의 위치에 냉각팬이 수납되도록 설치되는 고정홈이 공통적으로 형성되어 있어야한다.

도 7은 고정홈이 형성된 히팅방열판과 냉각팬, 도 8은 상기 고정홈이 형성된 히팅방열판과 냉각팬의 결합상태를 나타낸다. 도 7에 도시한 것은 본 발명의 또다른 실시예로, 히팅방열판 상부 임의의 위치에 냉각팬의 높이와 너비만큼 함몰된 하나 이상의 홈이 형성되고 상기 냉각팬이 히팅방열판 내부로 내밀 설치되는 구성이다. 냉각팬을 히팅방열판 상부 홈에 끼우면 펠티어장치의 전체 크기를 줄여 본 펠티어장치를 수납하는 수온조절장치의 소형화 및 콤팩트화가 가능하다. 또한 히팅방열판과 냉각팬과의 거리를 좁힌 구성으로 상기 펠티어소자 내부열을 직접적으로 방사시키는 효과가 있다.

도 9은 본 발명의 메인조작부의 사시도를, 도 10는 본 발명의 메인조작부의 정면도를 나타낸다. 본 발명에 의한 수온조절용 장치는 메인조작부와 펠티어 장치로 구성되고, 상기 메인조작부는 외부하우징, 온도측정부, 전원스위치, 온·냉스위치로 이루어진다. 온도측정부는 메인조작부 내에 탑재된 칠링방열판 내부를 통과하는 유체의 온도를 측정하고, 냉, 온스위치에 의해 유체가 설정온도에 도달하도록 조절된다.

또 다른 실시예로 상기 메인조작부의 구성에 온도설정부와 제어부가 포함되어, 온도설정부로 유체의 특정 온도를 설정하고 온도측정부가 펠티어장치 내부를 통과하는 유체의 온도를 감지한 후 상기 제어부가 설정온도로 진입하기 위한 각 펠티어소자의 최적 온도를 실시간으로 계산하여 감온기능의 펠티어소자와 가온기능의 펠티어소자에 이를 각각 전달하여 유체가 설정온도에 빠르고 정확하게 도달시킨다.

도 11은 본 발명의 메인조작부의 후면도를 나타낸다. 도 11에 도시한 바와 같이 메인조작부 상부면에는 펠티어장치의 냉각팬이 외부로 노출되도록 하나 이상의 통공이 위치하고, 메인조작부 후면에는 펠티어장치 내부에 형성된 유로관과 각각 연결된 하나 이상의 유입구와 유출구가 메인조작부의 외부에 노출되도록 형성되어 있다.

2. 복수의 펠티어를 장착한 수온조절장치를 이용한 수온조절

도 12는 감온 기능 설정 시 본 발명과 기존 발명에 의한 수온 변동추이(A)와 시간별 감온추이(B)를 나타낸다. 경과시간에 따른 수온의 감온추이는 표 1에 수치로 도시하였다.

(A)에 도시된 파란 선과 점은 감온 기능 설정 시 본 발명에 의한 수온의 변동추이를, 빨간 선과 점은 본 발명에 의한 수온의 변동추이를 나타낸 것으로, 기존 발명은 감온 기능 설정 후 25℃인 유체는 60분이 경과한 후 23.2℃, 120분이 경과한 후 21.6℃, 180분이 경과한 후 20.0℃로 떨어졌으나, 본 발명은 감온 기능 설정 후 33.0℃인 유체는 60분이 경과한 후 26.7℃, 120분이 경과한 후 22.7℃, 180분이 경과한 후 19.4℃로 본 발명의 감소폭이 높은 것으로 확인되었다.

(B)에 도시된 파란 막대그래프는 기존 발명의 경과시간당 감온정도를, 빨간 막대그래프는 본 발명의 경과시간 당 감온정도를 나타낸 것으로, 60분이 경과한 후 기존 발명은 -1.8℃, 본 발명은 -6.3℃이고, 120분이 경과한 후 기존 발명은 -3.4℃, 본 발명은 -10.3℃이며, 180분이 경과한 후 기존 발명은 -5.0℃, 본 발명은 -13.6℃로 경과시간 당 감소폭에 있어서 큰 차이를 보인다.

즉 감온 기능설정의 경우, 복수개의 펠티어 소자가 동시에 작동하여 감온효율을 높이는 한편, 구조변경된 본 발명의 칠링방열판과 유로관의 작용으로 기존의 발명에 비해 효율이 상승한 결과를 나타낸다.

경과시간에 따른 수온의 감온추이

경과시간(분)	기존발명(℃)	본발명(℃)	시간별감온 (기존 발명/℃)	시간별감온 (본 발명/℃)
0	25.0	33.0	0.0	0.0
10	24.8	31.5	-0.2	-1.5
20		30.4		-2.6
30	24.1	29.4	-0.7	-3.4
40		28.3		-4.7
50		27.5		-5.5
60	23.2	26.7	-1.8	-6.3
70		26.0		-7.0
80		25.4		-7.6
90		24.7		-8.3
100		24.0		-9.0
110		23.2		-9.8
120	21.6	22.7	-3.4	-10.3
130		22.2		-10.8
140		21.5		-11.5
150		21.0		-12.0
160		20.6		-12.4
170		20.1		-12.9
180	20.0	19.4	-5.0	-13.6
190		18.3		-14.7
200		17.5		-15.5
210		16.8		-16.2
220		15.5		-17.5
230		14.6		-18.4
240		13.3		-19.7
250		12.5		-20.5

도 13은 가온 기능 설정 시 본 발명과 기존 발명에 의한 수온 변동추이(A)와 시간별 가온추이(B)를 나타낸다. 기존 발명과 본 발명 모두 25℃인 유체를 30℃에 도달하도록 가온 기능을 설정한 것으로, 경과시간에 따른 수온의 가온추이는 표 2에 수치로 도시하였다.

(A)에 도시된 파란 선과 점은 가온 기능 설정 시 기존 발명에 의한 수온의 변동추이를, 빨간 선과 점은 본 발명에 의한 수온의 변동추이를 나타낸 것으로, 기존 발명은 가온 기능 설정 후 25℃인 유체는 30분이 경과한 후 26.4℃, 60분이 경과한 후 27.9℃, 120분이 경과한 후 30.0℃에 도달하였으나, 본 발명은 가온 기능 설정 후 25.0℃인 유체는 30분이 경과한 후 26.7℃, 60분이 경과한 후 28.6℃, 80분이 경과한 후 30.2℃에 도달하여 소요시간에 있어 차이를 보인다.

(B)에 도시된 파란 막대그래프는 기존 발명의 경과시간당 가온정도를, 빨간 막대그래프는 본 발명의 경과시간 당 가온정도를 나타낸 것으로, 30분이 경과한 후 기존 발명은 +1.4℃, 본 발명은 +1.7℃이고, 60분이 경과한 후 기존 발명은 +2.9℃, 본 발명은 +3.6℃이며, 80분이 경과한 후 기존 발명은 약 +3.0℃, 본 발명은 +5.2℃로 이미 설정온도에 도달한 사실을 확인할 수 있다.

경과시간에 따른 수온의 가온추이

경과시간(분)	기존발명(℃)	본발명(℃)	시간별가온 (기존 발명/℃)	시간별가온 (본 발명/℃)
0	25.0	25.0	0.0	0.0
10	25.5	25.6	+0.5	+0.6
20		26.1		+1.1
30	26.4	26.7	+1.4	+1.7
40		27.3		+2.3
50		27.8		+2.8
60	27.9	28.6	+2.9	+3.6
70		29.5		+4.5
80		30.2		+5.2
90		30.1		+5.1
100		30.1		+5.1
110		30.1
120	30.0	30.2	+5.0	+5.2

도 14는 특정온도 설정 시 본 발명의 복수개의 펠티어 소자를 이용한 펠티어장치에 의한 수온 변동추이를 나타낸다. 29.5℃인 유체가 설정온도인 21.5℃에 도달하는 변동추이를 나타낸 것으로, 본 발명의 경과시간에 따른 수온의 변동추이는 표 3에 수치로 도시하였다.

도 12에 도시한 바와 같이 온도설정 후 29.5℃인 유체가 온도가 급격히 떨어지면서 60~70분이 경과한 후 설정온도에 근접하였고 그후, 약 60분간 온도 등락폭이 미세해지면서 21.5℃에 정확히 도달한다.

즉, 복수 개의 펠티어를 사용하여 수온을 조절하는 경우 근접온도까지는 2개의 펠티어 소자가 같은 작용을 하여 수온을 떨어뜨리거나 높여서 설정온도에 근접하게 되면, 복수개의 펠티어 소자가 상호작용에 의해 가온과 감온을 반복함으로서 설정한 온도를 일정하게 조절하는 작용을 반복적으로 수행함으로서 정확한 설정온도로 맞출 수 있다.

본 발명의 경과시간에 따른 수온의 변동추이

경과시간(분)	본 발명 (21.5℃로 온도설정)
0	29.5
10	28.0
20	27.0
30	26.2
40	25.4
50	24.7
60	22.8
70	22.3
80	22.0
90	21.9
100	21.8
110	21.7
120	21.5
130	21.5
140	21.5
150	21.5

이와 같이 하나의 펠티어를 사용하는 경우, 단일소자가 감온 가온 작용을 함으로서 온도보정이 신속하지 않은 반면, 복수개의 펠티어 소재를 사용하고 각각의 펠티어 소재는 감온 또는 가온을 할 수 있도록 기능을 부여함으로서, 설정된 온도로의 회귀가 단일의 펠티어 소자로 하였을 때보다 빠르고 신속하게 이루어진다.

본 발명은 펠티어소자를 이용한 수온조절장치에 있어서, 기능이 지정된 복수 펠티어소자, 복수의 방열판 및 내부에 특정 형상의 통공을 갖는 유로관으로 이루어진 펠티어장치와 온도설정부, 온도측정부 및 제어부로 이루어진 메인조작부를 포함한 구성으로, 열전도도가 높은 소재를 이용하고 유체와 닿는 표면적을 넓혀 열교환효율을 높이고 펠티어소자가 듀얼로 구동되어 유체의 설정온도 도달시간을 단축시키고 수온을 수치적으로 미세조정하므로, 수온조절장치 뿐만 아니라 다양한 목적 및 형태의 온도조절 장치로 사용가능하다.

Claims (9)

1. 감온 용도와 가온 용도로 지정된 복수개의 펠티어 소자 상부면에 접촉 연결되는 히팅방열판과 하부면에 접촉 연결되는 칠링방열판으로 이루어지고,
   히팅방열판은 일정 두께를 갖는 수평판의 양단에 수직으로 마주보도록 돌출 형성된 한 쌍의 측면판이 형성되고 측면판 사이에는 수평판과 수직으로 돌출된 복수 개의 빗살판이 형성되며, 상기 빗살판 상부 중앙에는 냉각팬이 함입 장착될 수 있도록 오목한 공간이 형성되며,
   칠링방열판은 외부를 형성하는 외부하우징과 내부에 하나 이상의 유로관이 설치되고, 상기 유로관의 단면은 "X"자형 통공으로 이루어지며, 상기 칠링방열판의 양측면에는 상기 유로관의 양단부와 연결되는 하나 이상의 유입구와 대응되도록 형성된 유출구를 가지며, 상기 유로관은 활어수조의 주수라인과 연결되는 활어수조의 사육수 수온조절 장치에 전원을 입력하고 사육수의 수온을 설정하는 단계;
   상기 설정된 수온에 도달할 때까지 상기 복수개의 펠티어 소자는 같은 작용을 하여 설정된 수온으로 회귀시키는 단계;
   가온 용도로 설정된 펠티어 소자와 감온 용도로 설정된 펠티어 소자가 각각의 용도로 구동하여 설정된 수온으로 미세조정을 지속하면서 설정된 수온을 유지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수개의 펠티어 소자를 이용한 사육수조 수온 조절방법
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