KR20000050229A - 열전소자의 발열부 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠티에 효과를 가진 열전소자를 사용함에 있어서, 열전소자의 두께가 얇은 특수한 구조 때문에 발생되는 발열 판의 냉각방법에 관한 것이다.

열전소자는 냉매의 사용 없이 냉각 및 가열 작용을 편리하게 하며, 무 소음, 무 진동으로 작동되는 편리한 반도체이다.

통상적으로 이러한 열전소자에 사용되는 냉각방법은 공기를 이송 시키는 팬(FAN) 을 사용하는 공랭 방식과 물을 순환시켜 냉각시키는 수냉식이 사용되고 있으나, 공랭식은 주변의 온도를 상승시킴과 동시에 작동 팬의 소음발생으로 비효율적이며, 수냉식은 효율은 높지만 물을 냉각하는 별도의 장치가 필요하므로 장치가 복잡해지고 , 설비비가 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 단점들을 해소하기 위하여 수분이 증발할 때, 주변의 온도를 흡열 한다는 화학반응을 이용하여, 물 입자를 최대한 작게 하는 가습기의 작용을 이용하여 안개형태의 수분을 냉각 판에 접촉시키므로, 냉각 판에서 발생된 열에 의해 수분은 증발하게 되고, 이때의 흡열반응으로 냉각 판의 열을 흡수하여 발열 판을 냉각시키므로 상기의 단점들을 모두 해소한 것이다.

따라서, 냉매가 필요 없는 열전소자를 편리하게 사용할 수 있게 하여, 오존층파괴와 같은 환경파괴가 없는 냉각기를 널리 보급 할 수 있으므로 꼭 필요한 발명이라 하겠다.

Description

열전소자의 발열부 냉각장치 { A COOLING EQUIPMENT FOR THERMOELEMENT EXOTHERERMIC PART }

본 발명은 펠티에 효과를 가진 열전소자의 발열부 냉각장치에 관한 것이다.

통상적인 펠티에 소자는 압축기나 냉매를 사용 하지 않고, 냉각과 가열을 전기적 에너지 만으로 가능하게 하는 편리한 소자이기는 하지만, 발열부의 냉각에 많은 어려움이 있어 널리 사용되지 못하고 있다. 열전소자의 특수성 때문에 제품의 두께가 얇고, 좁은 면적에서의 발열량이 크기 때문에, 발열부의 냉각효율이 열전소자의 효율과 직결된다. 따라서, 발열부 표면의 온도를 낮게 할수록 냉각효율이 향상된다.

통상적인 냉각방식으로는 공랭식과 수냉식이 사용되고 있다. 그러나, 공랭식은 주변의 공기온도를 상승시키고, 또한, 주변의 공기온도의 상승으로 냉각효율을 향상시키는데 한계가 있고, 냉각 팬의 작동소음의 발생으로 사용하는데 불편함이 있으며, 수냉식은 냉각효율을 좋게 향상시킬 수 있으나, 장치의 크기가 커지므로, 설비비가 높아지게 되어, 열전소자가 가지고 있는 잇점을 활용하지 못하고 있다.

상기한 내용과 같이 열전소자는 소음이나 진동이 발생되지 않고, 냉매를 사용하지않고 냉각과 가열을 동시에 발생시킬 수는 있지만, 소자의 두께가 얇은 관계로 냉각부와 가열부의 온도가 서로 간섭을 일으키기 때문에, 발열부에서 발생되는 열을 빠르게 전열 시켜 냉각하는 것이 무엇보다 중요하다.

그러나 발열부의 냉각방식이 복잡하거나 불편하다면, 경제적인 측면과 사용적인 측면이 고려되어 널리 사용될 수가 없다 . 그러므로 냉각장치는 소형화 되어야 하고, 냉각효과가 뛰어나야만 한다. 또한, 냉각장치의 작용으로 장치의 주변온도가 상승되지 않아야 한다.

본 발명은 상기의 단점들을 해소하기 위하여, 액체가 증발 할 때 주변의 열을 흡수한다는 점에 착안하여, 미세한 수분을 발생시키는 가습기를 설치하고, 가습 기체를 발열 판에 접촉시켜, 수분이 증발 할 때 발생되는 흡열 작용으로, 발열 판을 냉각시키도록 하였다.

또한, 증발되지 않은 잉여 수분은 저속으로 유체를 이송 시키는 팬에 의해 순환되며, 수분제거 판에 의하여 물로 순환 되도록 하여 다시 사용되도록 하여, 주변의 습도상승을 방지하였으며, 주변의 온도 상승도 방지하였다.

이때, 공기 및 수분을 저속으로 이송 시키는 것이 중요하다. 통상적으로 사용되는 공랭 방식은 공기를 저속으로 이송 시키면, 냉각효율이 저하되어 , 소자의 효율이 함께 저하되어 적절하지 못하다. 또한, 수 냉식과 비교하여, 수 냉식은 냉각수의 온도를 낮추기 위하여 별도의 냉각장치가 있어야만 하지만 본 발명은 물이 순환되지않기 때문에 특별하게 냉각 할 필요가 없다.

따라서, 본 발명은 상기에서와 같이 간단하고 소형으로 제작 할 수 있고 무소음 및 무 진동으로 동작되며, 냉각효율도 극대화 할 수 있으며, 제작단가도 낮출 수가 있으므로 열전소자를 널리 사용 할 수 있도록 할 수 있게 하였다.

그러므로 냉매가 필요 없이 냉각 및 가열 할 수 있는 장치를 사용하므로 오존층파괴와 같은 환경파괴를 방지 할 수 있으므로 반드시 필요한 발명이다.

제 1 도 : 본 발명의 작동 단면도

● 도면의 주요한 부호에 대한 설명

1 ) P형 반도체 2 ) 전기 음극선 3 ) 통전 판 4 ) 흡열 부

5 ) 흡열 판 6 ) 절연 판 7 ) 흡열 판 8 ) 흡열 부

9 ) 통전 판 10 ) N형 반도체 11 ) 전기 양극선 12 ) 단열 판

13 ) 공간 14 ) 공 15 ) 몸체 16 ) 배출 구

17 ) 공 18 ) 공 19 ) 팬 20 ) 냉각 판

21 ) 발열 판 22 ) 공간 23 ) 흡입 구 24 ) 통전 판

25 ) 공간 26 ) 공 27 ) 공 28 ) 가습 기체

29 ) 초음파가습기 30 ) 물 31 ) 수면표시

본 발명의 구성 및 작용을 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1도에 있어서, 통상의 요철모양의 수분제거 판이 설치된 몸체(15) 의 중간부분 내부로, 발열 판(21)이 부착된 냉각 판(20)[발열 판(21)이 부착된 면을 제외한 냉각 판(20)의 전부분]을 삽입시켜 설치한다. 이때, 냉각 판(20)과 몸체(15)의 사이는 통상적인 방법으로 밀폐 고정한다.

이어서, 몸체(15)의 상부에는 요철의 형상을 가진 수분제거 판에 의해 제거된 물을 몸체(15) 하부로 순환시키기 위한 공(14),(17),(18)을 설치하고, 공간(22)과 공간(13)을 분리하고, 물과 공기를 통과시키기 위한 공(26),(27)을 설치한 통상의 분리 판을 설치하며, 몸체(15)의 하부에는 초음파가습기(29)를 설치한다.

이어서, 몸체(15)의 공간(13)에 통상적인 기체 이송 팬(19)을 설치한다.

한편, 발열 판(21)에는 P형 반도체(1)와 N형 반도체(10)를 부착 설치하고, P형 반도체(1)와 N형 반도체(10)를 단열 판(12)을 통과시켜 설치하며, 발열 판(21)이 부착되지 않은 P형 반도체(1)와 N형 반도체(10)의 다른 끝단에 각각의 통전 판(3),(9)을 부착 설치 한다. 이때, 통전 판(3), 통전 판(9)의 사이에는 절연 판(6)을 설치하여야 한다.

이어서, P형 반도체(1)와 N형 반도체(10)의 각각의 흡열부(4),(8)에는 각각의 흡열판(5),(7)이 통상의 방범으로 설치 부착되고, 통전 판(3),(9)에는 전기양극선(11), 전기음극선(2)을 각각 통상적인 방법으로 각각 설치 고정하고, 흡입구(23)를 통해 물을 공급하면 본 발명의 구성이 완료된다.

이어서, 본 발명의 작동상태를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 있어서, 통상의 직류전기를 전기양극선(11), 통전 판(9), N형 반도체(10), 통전 판(24), P형 반도체(1), 통전 판(3), 전기음극선(2)의 순서대로 통전하변, 흡열 판(5),(7)에서는 냉각작용이 발생되고, 발열 판(24)에서는 발열작용이 발생된다.

이어서, 몸체(15)하부에 초음파가습기(29)가 작동하여 가습 기체(28)를 발생하고, 몸체(15)의 공간(13)에 설치된 기체 이송 팬(19)이 회전하면, 흡입구(23)를 통하여 흡입된 공기가 분리 판에 설치된 공(26)을 통과하여 가습 기체(28)와 함께 냉각 판(20)에 접촉되어 통과하여 몸체(15)상부에 설치된 요철 홈의 수분제거 판에 접촉 통과되어 배출구(16)로 배출된다.

이때, 냉각 판(20)에 접촉되면서 통과되는 가습 기체(28)는 발열 판(21)에서 전달 된 냉각 판(20)의 열에 의해 증발되면서 냉각 판(20)의 열을 흡수하게 되며, 증발되지 못한 가습 기체(28)는 몸체(15)의 상부에 설치된 요철 모양의 수분제거 판에 의해 수분이 제거되어 공(14),(17),(18)과 공간(22)을 통과하여 몸체(15) 하부로 순환되어진다.

화학적으로 수분의 증발은 섭씨25도에서 약44KJ/mole에 해당하는 열을 흡수하므로, 소량의 수분 증발로 효과적인 냉각작용을 할 수 있다.

따라서, 간단한 장치로 냉각 판(20)의 열을 흡수 할 수 있으므로 발열 판(24)의 온도를 낮출 수가 있으며, 상기 예는 일례이고, 다양하게 제작 실시할 수가 있다.

통상적으로 펠티에 효과를 가진 열전소자는 무소음, 무진동으로 작동되어, 대단히 편리한 반도체이기는 하지만, 발열 판(21)에서 발생되는 열을 효과적으로 흡수하지 못하면 효율이 저하되는 단점이 있어 널리 사용 할 수 없지만, 상기의 내용과 같이 단순한 장치로 물의 증발 작용에 따르는 흡열작용을 이용하여 발열 판(21)에서 발생되는 열을 흡열 할 수 있으므로 열전소자를 이용한 가열,냉각작용을 편리하게 하여 널리 사용 할 수 있다.

그러므로, 냉매의 사용으로 인한 환경파괴가 대두회고 있는 현실에서, 꼭 필요한 발명이다.

Claims (1)

1. 제 1 도에 있어서, 통상의 요철형상의 수분제거판 과 공(14),(17),(18)이 상부에 설치된 몸체(15)의 중간부분내부에 발열 판(21)이 부착된 냉각 판(20)[발열 판(21)이 부착된 면을 제외한 냉각 판(20)의 전부분]이 삽입되어 설치되고, 몸체(15)의 내부에 설치한 통상의 분리 판에는 공(26),(27)이 설치되며, 이어서, 몸체의 하부에는 초음파가습기(29)가 설치되고, 몸체(15)의 공간(13)에는 기지 이송 팬(19)이 설치되며, 몸체(15)의 공간(22)에는 흡입 구(23)가 설치되고, 몸체(15)의 공간(13)에는 배출구(16)가 설치되는 한편, 냉각 판(20)에 부착된 발열 판(21)에는 통상의 펠티에 효과를 가진 열전소자와 단열 판(12)이 통상의 방법으로 부착 설치 된 것을 특징으로 하여 초음파가습기(29)에서 발생되는 가습 기체(28)의 증발작용에 의해 냉각 판(20)의 열을 흡열 하여 냉각 판(20)을 냉각시키는 열전소자의 발열판 냉각장치.