KR102103139B1 - 열전모듈을 활용한 냉온 패키지 - Google Patents

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Abstract

부피와 무게를 줄여서 소형으로 간단한 공정으로 조립하고, 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도를 높이며, 충격에 대한 저항이 크고, 상대적으로 저렴한 열전모듈을 활용한 냉온 패키지를 제시한다. 그 패키지는 열전모듈을 사이에 두고 일측에 배치된 제1 열확산판 및 타측에 배치된 제2 열확산판을 포함하고, 제1 열확산판에는 제2 열확산판에 배치된 제2 전극패턴과 함께 열전모듈과 열전회로를 구성하기 위한 제1 전극패턴을 포함하고, 제1 전극패턴의 둘레에는 패터닝된 발열패턴이 배치된다.

Description

열전모듈을 활용한 냉온 패키지{Cool and hot package using thermoelectric device}
본 발명은 냉온 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식인 열전모듈로 공간을 가열하고 냉각시키는 냉온 패키지에 관한 것이다.
열전현상(thermoelectric effect)은 열과 전기 사이의 가역적이고 직접적인 에너지가 변환되는 것이며, 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생한다. 열전현상은 냉각 분야에 주로 이용되는 펠티어 효과(Peltier effect)와 발전 분야에 활용되고 있는 제벡 효과(Seebeck effect)로 구분된다. 열전현상을 활용한 장치는 무진동, 저소음으로 친환경적인 특징이 있다. 최근에는 열전모듈을 활용하여 공간을 가열하고 냉각하는 냉온 패키지에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 열전모듈을 활용한 냉온 패키지는 국내등록특허 제10-1505384호와 같이 냉난방에 많이 적용되고 있다.
종래의 냉온 패키지는 냉난방 유닛을 구성하기 위하여 열전모듈, 열전도판, 방열기 등을 독립적 구비하여 기계적으로 조립체를 제작한다. 그런데, 조립체는 외형적으로 부피와 무게가 크기 때문에, 소형으로 제작하기 어렵고 조립하는 공정이 복잡하다. 또한, 열전모듈과의 면접촉은 불완전한 열접촉을 야기하여 열저항이 커져서 냉난방의 효율이 떨어진다. 특히, 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도가 낮아서 비효율적이다. 조립체는 충격에 약하여 활용에 제약이 있으며, 가격이 상대적으로 비싸다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부피와 무게를 줄여서 소형으로 간단한 공정으로 조립하고, 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도를 높이며, 충격에 대한 저항이 크고, 상대적으로 저렴한 열전모듈을 활용한 냉온 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 열전모듈을 활용한 냉온 패키지는 열전모듈 및 상기 열전모듈을 사이에 두고 일측에 배치된 제1 열확산판 및 타측에 배치된 제2 열확산판을 포함한다. 이때, 상기 제1 열확산판에는 상기 제2 열확산판에 배치된 제2 전극패턴과 함께 상기 열전모듈과 열전회로를 구성하기 위한 제1 전극패턴을 포함하고, 상기 제1 전극패턴의 둘레에는 패터닝된 발열패턴이 배치된다.
본 발명의 패키지에 있어서, 상기 열전모듈은 보호재에 의해 도포될 수 있다. 상기 제2 전극패턴의 둘레에는 패터닝된 발열패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 열확산판의 넓이는 조절될 수 있다. 상기 냉온 패키지는 복수개가 서로 연결된 블록 패키지를 이루고, 상기 블록 패키지는 상기 냉온 패키지를 2차원적으로 확장시키거나 입체적인 형상을 구현할 수 있다. 상기 열전모듈에 의해 난방을 할 때, 상기 발열패턴은 상기 난방을 위한 온도 상승속도를 높인다. 상기 발열패턴은 발열체를 포함한 코팅층이거나 접착층일 수 있다.
본 발명의 열전모듈을 활용한 냉온 패키지에 의하면, 열확산판에 발열패턴 및 전극패턴을 동시에 구현함으로써, 부피와 무게를 줄여서 소형을 간단한 공정으로 조립하고, 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도를 높이며, 충격에 대한 저항이 크고, 상대적으로 저렴하다.
도 1은 본 발명에 의한 냉온 패키지를 나타내는 분해단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 냉온 패키지에 채용된 제1 열확산판을 표현한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 냉온 패키지에 채용된 제2 열확산판을 표현한 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 냉온 패키지의 기능을 확장하는 확장 패키지의 사례를 나타내는 것들이다.
도 5는 본 발명에 의한 냉온 패키지에서의 열전모듈에 의한 온도차를 형성하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 냉온 패키지의 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 상부, 하부, 정면 등과 같이 위치를 지적하는 용어들은 도면에 나타낸 것과 관련될 뿐이다. 실제로, 냉온 패키지는 임의의 선택적인 방향으로 사용될 수 있으며, 실제 사용할 때 공간적인 방향은 냉온 패키지의 방향 및 회전에 따라 변한다.
본 발명의 실시예는 열확산판에 전극패턴 및 발열패턴을 동시에 구현함으로써, 부피와 무게를 줄여서 소형을 간단한 공정으로 조립하고, 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도를 높이며, 충격에 대한 저항이 크며, 상대적으로 저렴한 냉온 패키지를 제시한다. 이를 위해, 발열패턴 및 전극패턴이 열확산판에 동시에 구현된 냉온 패키지 구조에 대하여 자세하게 알아보고, 상기 냉온 패키지를 활용하여 냉난방을 구현하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예는 열과 전기 사이의 가역적이고 직접적인 에너지가 변환하는 열전현상(thermoelectric effect)을 활용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)를 나타내는 분해단면도이다. 다만, 엄밀한 의미의 도면을 표현한 것이 아니며, 설명의 편의를 위하여 도면에 나타나지 않은 구성요소가 있을 수 있다.
도 1에 의하면, 냉온 패키지(100)는 열전모듈(20)을 사이에 두고, 일측에는 제1 열확산판(10) 및 타측에는 제2 열확산판(40)이 배치된다. 제2 열확산판(40)에는 방열기(50)가 부착되고, 방열기(50)의 일측에는 냉각기(60)가 장착될 수 있다. 열전모듈(20)의 외곽 또는 사이의 공간은 보호재(30)로 충진되어 있다. 이때, 제1 및 제2 열확산(10, 40)은 열전도율이 우수한 금속, 예컨대 구리, 알루미늄 등으로 이루어지며, 본 발명의 실시예에 의한 발열패턴, 전극패턴 등이 존재한다. 이에 대해서는 추후에 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
열전모듈(20)은 두 종류의 도체를 결합하고 전류를 흐르도록 할 때, 한쪽의 접점은 발열하여 온도가 상승하고 다른 쪽의 접점에서는 흡열하여 온도가 낮아지는 현상인 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하는 소자가 바람직하다. 열전모듈(20)은 공지의 소자들을 본 발명의 범주 내에서 모두 적용할 수 있다. 보호재(30)는 열전모듈(20)을 외부의 충격으로부터 보호하며 열전모듈(20)을 제1 및 제2 열확산판(10, 40)에 강하게 접착시키는 역할을 한다. 보호재(30)는 다양한 방식으로 열전모듈(20)에 도포할 수 있으며, 예를 들어 디스펜서(dispenser)를 이용하여 열전모듈(20)의 주변에 도포될 수 있다.
보호재(30)의 재질은 특별하게 제한되지 않으나, 절연성이 뛰어나고 고온에 견딜 수 있는 소재인 에폭시계 또는 실리콘계 화합물 등이 바람직하다. 보호재(30)는 물리적으로 외부의 산소와 열전모듈(20)과의 접촉을 차단하여, 열전모듈(20)이 열화되지 않도록 한다. 열전모듈(20)은 자체적으로 연한 재질이므로, 보호재(30)는 열전모듈(20)을 제1 및 제2 열확산판(10, 40)에 강하게 접착시키는 역할도 한다. 보호재(30)는 열화를 방지하고 접착력을 높이는 물질이면 제한없이 사용된다.
방열기(50)는 주변의 공간과 열교환이 잘 일어나도록 하며, 복수개의 핀(fin)이 형성되고 열전도성이 좋은 재질, 예컨대 구리 또는 알루미늄이 사용된다. 상기 주변의 공간은 고체, 액체 및 기체 등 중의 적어도 어느 하나를 포함하여 형성된 것이다. 방열기(50)는 제2 열확산판(40)의 제2 기판(도 3의 41)에 솔더링 혹은 도전성 페이스트를 통해 접합된다. 만일, 냉온 패키지(100)가 소형이라면, 방열기(50)의 형태를 작게 변형시키거나 아예 장착하지 않을 수 있다. 이와 같이, 방열기(50)의 구조 및 특성에 대해서는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 냉각기(60)는 필요에 따라 선택적으로 채용하는 것으로, 방열기(50)의 열을 식히는 역할을 한다. 냉각기(60)는 방열기(50)의 전면, 측면 등에 위치의 제한이 없이 부착될 수 있으며, 통상적으로 냉매에 의한 냉각이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)에 채용된 제1 열확산판(10)을 표현한 평면도이다. 이때, 냉온 패키지(100)는 도 1을 참조하기로 한다.
도 2에 의하면, 제1 열확산판(10)은 제1 기판(11)에 배치되는 제1 전극패턴(12) 및 발열패턴(13)을 포함한다. 제1 기판(11)은 예컨대 구리, 알루미늄 등과 같이 열전도성이 우수한 금속으로 이루어지고, 굳이 이에 한정되는 것은 아니지만 편평한 판재가 바람직하고, 넓이 및 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 다시 말해, 제1 열확산판(10)의 넓이는 경우에 따라 넓히거나 줄일 수 있다.
제1 전극패턴(12)은 제1 기판(11)의 중심부(a)에 배치되며, 발열패턴(13)은 중심부(a)의 둘레에 위치하는 주변부(b)에 배치된다. 제1 기판(11)의 주변부(b)의 모서리에는 제1 전극패턴(12) 및 발열패턴(13)과 전기적인 접속을 하기 위한 접속부(14)가 위치한다. 경우에 따라, 제1 전극패턴(12), 발열패턴(13) 및 접속부(14)의 위치는 적절하게 변경될 수 있다. 이에 따라, 발열패턴(13)는 제1 전극패턴(12)의 둘레에 배치된다. 접속부(14)는 냉온 패키지(100)를 구동하기 위한 회로기판(도시되지 않음)과 와이어 등으로 접속되며, 여기서는 개념적으로 표현하였다. 제1 전극패턴(12)은 제1 기판(11)에 대하여 절연을 하면서 열전도율이 높은 소재, 예컨대 세라믹 계열의 수지층(15)에 접합된다.
제1 전극패턴(12)은 전극층에 레이저 식각 등으로 패터닝한 것으로, 상기 전극층은 플라즈마 스프레이(spray) 코팅법이나 증착법이 바람직하다. 상기 플라즈마 스프레이 코팅법은 고온, 고속의 플라즈마 불꽃 내의 와이어 또는 분말 형태의 재료를 공급하여 코팅하는 방법이다. 상기 스프레이 코팅방법은 용융된 분말을 코팅하므로 코팅속도가 매우 빠르고 코팅층은 분말의 조성을 거의 그대로 유지하기 때문에, 코팅층의 조성의 조절이 쉬울 뿐 아니라 복합재료 등도 쉽게 코팅할 수 있다. 상기 증착법은 열 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 화학기상증착 등이 있으나 그 중에서 열 증착 또는 전자빔 증착법을 사용하는 것이 좋다. 제1 전극패턴(12)은 열전모듈(20)을 구성하는 각각의 펠릿에 솔더링 등으로 접착된다.
발열패턴(13)은 저항선을 제1 전극패턴(12)의 바깥 둘레에 패터닝된 것이다. 도면에서는 스파이럴 형태로 패터닝된 것을 예시하였으며, 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태로 패터닝될 수 있다. 상기 저항선은 제1 기판(11)에 발열체를 코팅하여 형성된 코팅층이거나, 상기 발열체를 도전 페이스트와 함께 제1 기판(11)에 접착된 접착층일 수 있다. 상기 발열체는 금속 발열체와 비금속 발열체를 모두 채택할 수 있다. 상기 금속 발열체로는 니크롬, 칸달, 백금, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐 등이 있다. 상기 비금속 발열체는 탄화규소, 몰리브덴-규소, 탄소 등이 있다. 상기 발열체의 재질, 두께 등은 본 발명의 냉온 패키지(100)가 적용되는 환경 등을 고려하여 정해진다. 발열패턴(13)은 제1 기판(11)에 열전도 필러(filler)를 포함하는 절연성 접착층(16) 상에 도전성 물질, 예컨대 구리가 패터닝(17)되어 있고, 그 위에 위치한다.
발열패턴(13)을 패터닝하여 제1 열확산판(10)에 배치하면, 본 발명의 냉온 패키지(100)의 구조를 보다 소형으로 구현할 수 있다. 또한, 발열패턴(13)을 제1 전극패턴(12)을 제외한 나머지 부분에 형성함으로써, 발열을 하는 영역이 보다 확장된다. 이렇게 되면, 발열패턴(13)을 활용하여 얻어지는 온도 상승속도 증가 등의 효과를 보다 빠른 시간 내에 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)에 채용된 제2 열확산판(40)을 표현한 평면도이다. 이때, 냉온 패키지(100)는 도 1을 참조하기로 한다.
도 3에 의하면, 제2 열확산판(40)은 제2 기판(41)에 제2 전극패턴(42)이 존재한다. 제2 전극패턴(42)은 열전모듈(20)을 사이에 두고 제1 열확산판(10)의 제1 전극패턴(12)에 대응한다. 제2 전극패턴(42)은 p형과 n형으로 쌍을 이루는 펠릿 및 제1 전극패턴(12)을 서로 전기적으로 연결하면서, 상기 쌍들이 서로 분리된 열전회로를 구성한다. 제2 전극패턴(42)은 제2 기판(41)에 대하여 절연을 위하여 열전도율이 높은 소재, 예컨대 세라믹 계열의 수지층(43)에 접합된다. 도시되지는 않았지만, 제2 열확산판(40)에는 제1 열확산판(10)에서의 발열패턴(13)의 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)는 제1 열확산판(10)에서 제1 전극패턴(12) 및 발열패턴(13)을 동시에 구비하고 제2 열확산(40)에서 제2 전극패턴(42)을 구비함으로써, 냉온 패키지(100)의 부피와 무게를 줄여 소형이면서 저렴하게 제작할 수 있다. 또한, 제1 전극패턴(12) 및 발열패턴(13)을 동시에 구현된 제1 열확산판(10) 및 제2 전극패턴(42)을 형성된 제2 열확산판(40)을 열전모듈(20)에 접합하여 제작하기 때문에, 냉온 패키지(100)를 간단한 공정으로 조립할 수 있다. 나아가, 발열패턴(13)을 열전모듈(20)과 인접하게 배치하여 난방을 위한 가열에서 온도 상승속도를 높인다. 또한, 보호재(30)를 활용하여 충격 및 열화에 대한 저항이 크게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)의 기능을 확장하는 확장 패키지의 사례를 나타내는 것들이다. 이때, 냉온 패키지(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하기로 한다.
도 4에 의하면, 복수의 냉온 패키지(100)는 서로 연결하여 블록 형태의 패키지로 제작할 수 있다. 예컨대, (a)와 같이 4개의 냉온 패키지(100)를 하나의 블록 패키지를 이룬다. 냉온 패키지(100)의 제1 열확산판(100)의 넓이는 자유롭게 조절할 수 있으므로, 원하는 블록 패키지에 부합하도록 상기 넓이를 조절할 수 있다. (a)와 같이 하면, 냉온 패키지(100)를 2차원적으로 확장할 수 있다. 또한, (b)와 같이, 5개의 냉온 패키지(100)의 일부가 접힐 수 있는 형태의 패키지로 제작할 수 있다. (b)와 같이 하면, 냉온 패키지(100)를 입체적인 형상으로 구현할 수 있다. (b)와 같이 제작된 패키지는 (c)와 같이, 냉온이 요구되는 냉온장고와 같은 피착체(P)가 제공하는 공간에 부합되도록 설치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)에서의 열전모듈(20)에 의한 온도차를 형성하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 냉온 패키지(100)의 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 그래프이다. 이때, 냉온 패키지(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하기로 한다.
도 5에 의하면, 전기적으로 구동되는 열전모듈(20)은 전류를 인가하면 펠티어 효과(Peltier effect)에 의해서 동작한다. 열전모듈(20)의 한쪽면의 열을 반대쪽으로 이동시키므로 열전모듈(20)의 일면은 흡열(Qc)하고, 다른 면은 발열(Qh)하여 양단에 온도차를 발생시킨다. 이러한 흡열(Qc) 및 발열(Qh) 현상을 이용하여 냉각 및 가열이 필요한 부분에 응용한다. 열전모듈(20)에 전류를 인가하면, 상온(Ta)을 기준으로 냉각부의 온도(Tc)는 점점 낮아지고 가열부의 온도(Th)는 높아져 온도차가 점점 증가한다. 이러한 상태가 계속되면, 더 이상의 온도차가 발생하지 않는 최대온도차(△Tmax) 상태가 된다. 이때, 열전모듈(20)의 발열측 절연기판이 충분한 열방출 능력이 있다고 가정하였다. 온도차를 발생시키는 구동력은 펠티어 흡열(Qc)이며, 흡열량은 상온(Ta)에서 최대이고, 온도차가 최대일 때의 흡열량은 최소값인 0이 된다.
도 6에 의하면, 열전모듈(20)로 난방을 하는 경우, 열전모듈(20) 양단의 온도차(△T)는 점점 벌어지게 된다. 한편, 열전모듈(20)은 일정한 전류에서는 그 전류에 대응하는 최대온도차(△Tmax) 이상으로는 온도차가 발생하지 않는다. 이때, 냉각측 온도의 강하는 발열측 온도의 상승을 억제한다. 본 발명의 발열패턴(13)은 냉온 패키지(100)에서 원하는 온도에 도달하는 지연시간(td)을 줄이며, 최대로 상승할 수 있는 온도를 증가시키게 된다. 즉, 본 발명의 실시예는 발열패턴(13)을 장착함으로써, 열전모듈(20)의 동작에 더불어, 열전모듈(20)의 가열측에 발열패턴(13)을 구성하여 온도상승속도 및 최대도달온도를 높일 수 있다.
한편, 발열패턴(13)은 전력소모를 한다. 이로 인해, 열전모듈(20)의 동작을 위한 초기의 가열효율은 열전모듈(20)만 있는 경우의 동작에 비해서 낮지만, 온도 상승속도 및 최대도달온도를 증가시킨다. 또한, 열전모듈(20)의 동작으로 인하여 냉각측의 온도가 올라내려가는 경우, 냉각측이 상온 이하로 냉각되었을 때 응축수가 발생할 수 있다. 발명패턴(13)은 상기 응축수를 제거한다. 나아가, 발열패턴(13)은 피착체의 온도를 상승시킨다. 이와 같이, 열전모듈(20)과 발열패턴(13)을 병용하면, 열전모듈(20)에 인가되는 전류를 낮추고 열피로가 현저하게 감소한다. 열피로의 감소는 열전모듈(20)의 내부온도 상승을 억제하고 열사이클의 온도범위를 낮출 수 있어서 열전모듈(20)의 장기적인 신뢰성을 높인다.
본 발명의 실시예에 의한 냉온 패키지(100)는 3D 프린터의 가열판, 냉온장고, 냉온 찜질팩, 옷감손상 방지용 다리미, 물리치료기용 모듈, 접촉식 소형 냉난방기, 수족관 항온 유지용 모듈 등에 사용할 수 있다. 3D 프린터의 가열판에서, 기존의 가열판은 가열기능만 있어 가열판의 온도가 내려가는 시간까지 대기시간이 오래 걸렸다. 히지만, 본 발명의 냉온 패키지는 온도를 올릴 때에는 히터와 열전모듈(20)을 통해 기존과 동일하거나 효율이 높도록 작용하고, 특히 온도를 낮출 때에는 기존보다 빠른 속도로 냉각하여 출력물을 빠르게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉온 패키지(100)는 열전모듈(20)의 정밀한 온도 제어기술과 함께, 상기한 특성을 활용하여 냉온장고, 냉온 찜질팩을 소형화할 수 있다. 상기 옷감손상 방지용 다리미는 냉온 패키지의 보완된 가열 기능을 활용하고, 정밀한 온도제어가 가능하다. 상기 물리치료기용 모듈은 빠른 가열 및 냉각이 가능하므로, 순간적으로 온도를 올리고 낮추는 과정을 반복하여 치료의 목적을 달성할 수 있다. 상기 접촉식 소형 냉난방기는 제1 열확산판(10)의 평판부분을 이용한다. 상기 수족관 항온 유지용 모듈은 수족관 바닥에 냉온 패키지(100)을 적어도 하나를 배치하여, 수족관의 온도를 조절할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10, 40; 제1 및 제2 열확산판
11, 41; 제1 및 제2 기판
12, 42; 제1 및 제2 전극패턴
13; 발열패턴 14; 접속부
20; 열전모듈 30; 보호재
50; 방열기 60; 냉각기

Claims (7)

  1. 열전모듈; 및
    상기 열전모듈을 사이에 두고 일측에 배치된 제1 열확산판 및 타측에 배치된 제2 열확산판을 포함하고,
    상기 제1 열확산판에는 상기 제2 열확산판에 배치된 제2 전극패턴과 함께 상기 열전모듈과 열전회로를 구성하기 위한 제1 전극패턴을 포함하고, 상기 제1 전극패턴의 둘레에는 패터닝된 발열패턴이 배치된 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전모듈은 보호재에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극패턴의 둘레에는 패터닝된 발열패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 열확산판의 넓이는 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 냉온 패키지는 복수개가 서로 연결된 블록 패키지를 이루고, 상기 블록 패키지는 상기 냉온 패키지를 2차원적으로 확장시키거나 입체적인 형상을 구현하는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열전모듈에 의해 난방을 할 때, 상기 발열패턴은 상기 난방을 위한 온도 상승속도를 높이는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발열패턴은 발열체를 포함한 코팅층이거나 접착층인 것을 특징으로 하는 열전모듈을 활용한 냉온 패키지.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130033865A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 삼성전기주식회사 열전모듈 및 열전모듈 제조방법
KR101505384B1 (ko) * 2014-05-08 2015-03-25 (주) 터보테크닉스 열전소자를 이용한 냉난방 시스템
KR20150130168A (ko) * 2014-05-13 2015-11-23 엘지이노텍 주식회사 열전환장치
KR101875702B1 (ko) * 2017-01-13 2018-07-06 (주) 동국이노텍 세포의 대사열 변화량 측정용 초정밀 항온장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130033865A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 삼성전기주식회사 열전모듈 및 열전모듈 제조방법
KR101505384B1 (ko) * 2014-05-08 2015-03-25 (주) 터보테크닉스 열전소자를 이용한 냉난방 시스템
KR20150130168A (ko) * 2014-05-13 2015-11-23 엘지이노텍 주식회사 열전환장치
KR101875702B1 (ko) * 2017-01-13 2018-07-06 (주) 동국이노텍 세포의 대사열 변화량 측정용 초정밀 항온장치

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