KR20010081725A - 전자냉각블록및 그 제습방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자제어블럭의 제습장치에 관한 것으로, 본 발명의 전자제어블럭은 다수의 흡열핀들이 일측면에 장착된 하우징과 하우징 내부의 설치부에 설치되어 일면이 흡열작용을 하고 타면이 발열작용을 하도록 된 열전반도체 소자, 그리고 이 열전반도체 소자의 타면과 접한 하우징의 타측면에 마련된 냉각부를 구비하고, 설치부의 내부에 출구와 입구가 연통되어 하우징의 외부에 연장 배치된 유통유로와이 유통유로 내부에서의 유통가스의 순환을 위하여 설치된 순환수단을 구비하며, 이 순환수단에 의하여 순환하는 유통가스 중의 습기를 제거하는 제습수단을 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 전자제어블럭에서의 제습장치는 열전반도체 소자가 설치된 설치부 내부에 습기가 지속적으로 제거 관리된 유통가스가 공급되도록 함으로써 열전반도체 소자의 주변으로 제빙현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 됨에 따라 열전반도체 소자의 사용수명을 보다 연장시킬 수 있게 되고, 궁극적으로 전자제어블럭의 사용수명과 이에 따른 사용효율을 보다 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

전자냉각블록및 그 제습방법{An electronic cooling block and a method to remove dampness in the electronic cooling block}

본 발명은 전자냉각블록에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자냉각블록에 장착된 열전반도체 소자에서의 제빙현상이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 한 전자냉각블록에 관한 것이다.

일반적으로 전자냉각블록은 열전반도체 소자를 사용하여 적용 매개체에 흡열과 발열이 이루어지도록 함으로써 적절한 온도제어가 이루어지도록 한 것이다. 이러한 전자냉각블럭은 반도체 설비의 일종으로써 또는 공기조화기 및 냉온수 공급장치에 적용, 사용되고 있으며, 근래에는 그 적용범위가 보다 광범위하게 확대되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 전자냉각블럭은 내부에 열전반도체 소자가 장착된 하우징(11)과 이 하우징(11)의 상측으로 흡열부(12)를 구성하고, 하측면으로는 열전반도체 소자의 발열면의 열을 냉각하는 냉각부(13)로 구성되어 흡열부(12)에서는 흡열부(12)를 통과하는 유체를 냉각시키고, 냉각부(13)에서는 열전반도체 소자의 발열부로 부터의 열을 냉각시키도록 되어 있다.

여기서의 냉각부는 별도의 발열 매개체가 필요할 경우, 즉 냉온수기에 적용되어 사용될 때에는 전술한 바와 같은 냉각부를 구현하지 않고 발열원하여 작동매개체를 가열할 수 있도록 구현할 수 있다.

그런데. 이러한 종래의 전자냉각블럭은 열전반도체 소자의 흡열면이 냉각 작용을 실시하면서 하우징(11) 내부의 열전반도체 소자가 설치된 공간의 주위 공기를 함께 냉각시키게 된다. 이에 따라 하우징(11) 내부의 공기가 냉각되면서 열전반도체 소자의 주변으로 공기중의 습기에 의한 제빙이 형성되게 되는데. 이러한 제빙은 열전반도체 소자의 작동 수명을 떨어뜨리게 되고, 궁극적으로는 전자냉각블록(10)의 사용수명을 단축시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자냉각블록의 하우징 내부에 설치된 열전반도체 소자의 주변으로 제공된 공기중의 수분을 최소화시킬 수 있도록 하는 제습장치를 가진 전자냉각블록을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 전자냉각블록을 보인 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전자냉각블록과 제습장치의 구성 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제습장치가 설치된 전자냉각블록을 보인 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 제습장치가 설치된 전자냉각블록의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 제습이 수행된 전자냉각블럭의 제습방법을 나타낸 블록도이다.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

100...전자제어블럭

110...하우징

200...열전반도체 소자

300...유통관

310...순환펌프

330...제습박스

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 흡열핀들이 일측면에 장착된 하우징과 하우징 내부의 설치부에 설치되어 일면이 흡열작용을 하고 타면이 발열작용을 하도록 된 열전반도체 소자, 그리고 이 열전반도체 소자의 타면과 접한 하우징의 타측면에 마련된 냉각부를 구비하고, 설치부의 내부에 출구와 입구가 연통되어 하우징의 외부에 연장 배치된 유통유로와 유통유로 내부에서의 유통가스의 순환을 위하여 설치된 순환수단을 구비하며, 이 순환수단에 의하여 순환하는 유통가스 중의 습기를 제거하는 제습수단을 구비한 것이다.

그리고 전자냉각블럭의 열전방도체 설치부의 제습방법으로는 전자냉각블럭의 열전반도체 설치부의 일측에 외부와 연통되는 유입구와 유출구를 형성하는 유로형성단계, 유로형성돤계를 거친 전자냉각블럭의 유입구와 유출구에 유통관을 연결하는 유통관 연결단계, 유통관 연결단계를 거친 유통관에 순환펌프와 제습물질이 저장된 제습박스를 연결한 후 유통가스를 주입하는 유통가스 주입단계, 유통가스 주입단계를 거친 유통관의 내부에 순환펌프를 작동시켜 유통가스를 순환시키는 유통가스 순환단계, 유통가스 순환단계를 거친 후 전자냉각블럭의 유입구와 유출구를 밀폐시키는 밀폐단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전자냉각블록(100)과 이 전자냉각블록(100)에 설치된 열전반도체 소자의 제습을 위한 장치를 도 2를 참조하여 개략적으로 설명하면, 전자냉각블록(100)의 하우징(110) 내부에 그 출구(112)와 입구(111)가 연통된 유통유로인 유통관(300)이 설치되고, 이 유통관(300)의 유로 상에 설치되어 유통관(300) 내부의 유통가스를 순환시키는 순환펌프(310)를 구비한다.

그리고 이 순환펌프(310)를 통하여 순환되는 유통가스 내의 습기를 제거하기 위한 제습물질이 저장된 제습박스(330)가 유통관(300)의 유로 상에 설치되고, 이 유통관(300)의 내부로 유통가스를 충진 공급하는 유통가스 저장부(320)를 구비하고 있다.

한편, 제습박스(330)에 저장된 제습물질은 실리카겔(silica gel)(331)이 사용될 수 있고 그 외의 다른 제습물질이 적용될 수 도 있다.

그리고 유통가스는 기체인 질소, 아르곤, 헬륨 등이 사용될 수 있으며, 대부분의 순환유체가 모두 적용될 수 있지만, 질소가 가장 적절할 것으로 여겨진다.

이하에서는 전자냉각블록(100)과 제습장치의 구성을 보다 구체적으로 도 3과도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 전자제어블럭(100)은 사각의 함체 형상으로 형성된 하우징(110)을 구비하고, 이 하우징(110)의 상부로 다수의 흡열핀(120)이 설치되어 유통하는 공기를 냉각시키도록 되어 있다. 그리고 하우징(110)의 하부로는 내부에 물이 유통하는 수로가 형성된 냉각부(130)가 후술할 열전반도체 소자(200)의 발열면으로부터 발열하는 열을 냉각시키도록 되어 있다.

그리고 전자냉각블럭(100)의 하우징(110) 내부 설치부(150)에는 다수의 열전반도체 소자(200)가 장착되어 있다. 이 열전반도체 소자(200)는 그 대부분이 Bi₂Te₃, Bi₂Se₃, Sb₂Te₃등을 사용하고 있는데. 이것은 펠티에 효과에 의하여 외부에서 인가된 전류로 일면이 발열작용을 하도록 하고, 타면이 흡열작용을 하도록 한 것이다.

따라서 이 열전반도체 소자(200)의 흡열면은 하우징(110)의 흡열핀(120) 측과 접하도록 되어 있고, 열전반도체 소자(200)의 발열면은 하우징(110)의 냉각부(130) 측과 접하도록 되어 있다.

그리고 하우징(110)의 설치부(150) 일측과 타측에는 각각 이 설치부(150) 내부를 유통하는 유통가스의 유출이 가능하도록 하는 입구(111)와 출구(112)가 측면으로 형성되어 있고, 그 외의 하우징(110)의 주변면들은 모두 실링부재(140)에 의하여 밀폐되도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 전자냉각블럭에서 설치부 내부의 제습을 위한 장치는 전자냉각블럭의 하우징(110) 설치부(150)의 입구(111)와 출구(112)에 결합된유통관(300)을 구비하고, 이 유통관(300)의 유로 상에서 유통관(300) 내부를 유통하는 유통가스의 강제순환을 위한 순환펌프(310)를 포함하며, 이 순환펌프(310)에 의하여 순환하는 유통가스 상의 수분을 제거하는 위한 제습물질이 내부에 함유된 원통상의 제습박스(330)를 구비한다. 따라서 유통관(300)을 유통하는 유통가스중의 수분은 이 제습박스(330) 내부의 제습물질을 거치면서 제거되게 된다.

다음으로 이 유통관(300) 내부로 지속적인 유통가스의 공급을 위한 유통가스 저장부(320)가 유통관(300)의 유로 상에 설치되는데, 이 유통가스저장부(320)는 유통관(300)의 내부에 유통가스가 항상 충진된 상태를 유지할 수 있도록 지속적인 공급과 관리가 수행될 수 있도록 다수의 체크밸브(340)가 적용될 수 있다.

한편, 제습박스(330)와 순환펌프(310) 그리고 유통가스저장부(320)는 전자냉각블럭(100)이 반도체 제조 공정상에 설치될 경우 적용될 수 있고, 전자냉각블럭(100)이 하나의 단품으로 제작 공급될 경우에는 전자냉각블럭(100)이 제작, 조립되는 공정상에서 전술한 바와 같은 장치의 적용과 사용이 이루어질 수 있다.

따라서 전자냉각블럭(100)이 단품으로 제작 공급될 경우에는 이러한 제습을 위한 장치의 사용 후에 전자냉각블럭(100)의 유통가스가 순환하는 입구(111)와 출구(112)를 밀폐시켜 제습이 이루어진 상태의 전자냉각블럭(100)을 공급하면 된다.

이상에서의 구성들은 반도체의 공정 설비, 공기조화기 그리고 냉온수 공급장치에 장착되어 적용 사용되어 질 수 있으며, 이러한 설치상태는 각각의 장치의 설계상태에 따라 충분히 변형 설치가 가능하다.

따라서 설치상태에 따른 구성은 당업자가 용이하게 적용 실시할 수 있기 때문에 본 발명의 구성과 작용상태의 설명에서 생략하고, 본 발명의 기술적 요지와 부합되는 부분을 중점적으로 하여 이하의 작용상태를 설명하기로 한다.

먼저 전자냉각블록(100)은 외부의 전류가 열전반도체 소자(200)로 공급됨에 따라 열전반도체 소자(200)의 흡열면과 접한 흡열핀(120)이 유동하는 유체와 접촉하면서 이 유체를 냉각시키게 된다.

이러한 작동중 하우징(110)의 설치부(150) 내부에 장착된 열전반도체 소자(200)의 흡열면이 냉각 작용을 수행하면서 설치부(150) 내부의 공기들을 함께 냉각시키게 되지만, 설치부(150) 내부의 공기 중에는 전술한 바와 같은 제습장치의 사용으로 수분이 거의 포함되어 있지 않아 습기에 의한 제빙이 발생하지 않게 된다.

이러한 제습기능은 설치부(150)의 일측과 타측으로 연통 설치된 유통관(300)을 통하여 유출입되는 유통가스가 유통관(300) 내부를 유통하면서 제습물질인 실리카겔(331)을 거침으로써 이루어진다.

이때의 유통가스의 순환은 유통관(300)에 장착된 순환펌프(310)를 통하여 강제 순환되게 되는데. 만약 유통관(300)의 내부공간이 유통경로 상에서 제한된 경우라면 순환펌프(310)의 계속적인 작용으로 전자냉각블록(100)의 설치부(150)의 내부와 제습물질이 저장된 제습박스(330)의 내부의 압력이 상승할 수 도 있다. 이러한 경우 전자냉각블록(100)의 설치부(150) 내부의 압력상승으로 설치부(150)의 밀폐상태가 훼손될 수 있다.

따라서 전술한 바와 같은 압력 상승을 방지하고, 항상 적절한 상태의 압력이 유통관(300) 내부에서 형성되도록 별도의 유통가스 저장부(320)를 구비시키고, 이 유통가스 저장부(320)로 연통하되 유통관(300) 내부의 압력에 따라 경로의 조절이 가능하도록 하는 체크밸브(340) 또는 압력계를 설치함으로써 유통관(300) 내부의 과다한 압력상승을 방지할 수 있을 뿐 아니라 항상 적절한 농도의 유통가스의 공급이 지속적으로 이루어진다.

이와 같이 제습이 적절히 수행되고, 적당한 압력상태가 유지된 상태면 전자냉각블록(100)의 설치부(150)에 장착된 열전반도체 소자(200)의 주변으로는 제빙이 발생하지 않게 되어 전자냉각블록(100)의 사용수명을 보다 연장시킬 수 있게 된다.

한편, 이상과 같이 전자냉각블럭(100)에 제습가스를 지속적으로 유지 공급할 수 있도록 하는 것 외에 전자냉각블럭(100)의 설치부(150) 내부에 제습이 이루어진 유통매개체를 주입하고 전자냉각블럭(100)의 열전반도체 소자(200)가 설치된 설치부(150) 내부를 밀폐함으로써 전자냉각블럭(100)의 사용수명을 연장시킬 수 있다.

이러한 경우는 전자냉각블럭(100)이 적용 제품에 조립 설치되기 전 최초 제조단계에서 제습이 수행되도록 한 후 제품이 조립 설치되도록 함으로써 그 사용수명이 보다 연장되고, 사용효율 또한 향상된 제품을 소비자들에게 제공할 수 있다.

이하에서는 도 3과 도 4 그리고 도 5를 참조하여 전자냉각블럭의 열전반도체 소자의 설치부 제습방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저 전자냉각블럭(100)의 열전반도체 소자(200) 설치부(150)의 일측에 외부와 연통되는 입구(111)와 출구(112)를 형성하는 유로형성단계(S10)를 거친다. 이유로형성단계(S10)에서는 전자냉각블럭(100)의 조립이 거의 완료된 상태로써 전술한 입구(111)와 출구(112)를 설치부(150)의 외측면에 각각 형성시킨 상태로 그 외의 설치부 외부 노출면은 모두 밀폐시킨다.

다음으로 유로형성단계(S10)를 거친 전자냉각블럭(100)의 입구(111)와 출구(112)에 유통관(300)을 연결하는 유통관 연결단계(S20)로 진행한다. 이것은 전자냉각블럭(100)의 설치부(150) 중의 입구(111)와 출구(112)외의 모든 외부 노출부분이 실링부재(140)에 의하여 실링 된 상태에서 외부에서의 유통가스 공급을 위하여 유통관을 결합시키는 단계(S20)이다.

계속해서 유통관 연결단계(S20)를 거친 후 유통관(300)에 순환펌프(310)와 제습물질이 저장된 제습박스(330)를 연결한 다음 유통관(300) 내부로 유통가스를 주입하는 유통가스 주입단계(S30)를 거치게 되고, 계속해서 유통가스 주입단계(S30)를 거친 유통관(300)의 내부에 순환펌프(310)를 작동시켜 유통가스를 순환시키는 유통가스 순환단계(S40)를 거치게 된다.

이때의 순환펌프(310)는 외부의 동력원인 구동모터 등에 의하여 구동하여 유통관(300) 내부의 유통가스를 강제 순환시키도록 하여 유통관(300) 내부의 유통가스가 수회 제습박스(330) 내부를 유통할 수 있도록 한다.

이 유통가스는 다양의 기체류가 체용될 수 있으나. 그 중에서 질소를 사용하는 것이 가장 적절할 것이며, 제습물질은 통상적인 실리카겔(331)을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

계속해서 유통가스 순환단계(S40) 후 유통관(300) 내부의 상대습도를 측정하는 습도측정단계(S50)로 진행한다. 이때의 습도측정은 통상적으로 사용되는 습도측정장치를 사용하여 실시할 수 있다.

그리고 습도측정단계(S50)를 거친 후 측정된 습도가 대략 0.5% 이하라고 표시되면 전자냉각블럭(100)의 입구(111)와 출구(112)를 밀폐시키는 밀폐단계(S60)로 진행하게 되어 습도가 최소화된 유통가스가 전자제어블럭(100)의 설치부(150) 내부에 충진된 상태에 있게 된다.

이때의 밀폐단계(S60)에서 입구(111)와 유출구(112)를 밀폐시킬 때에는 가능한한 제습이 지속적으로 이루어지는 설비 또는 공간에서 실링부재(140)에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 습도측정단계(S50)와는 달리 최초 설정된 시간동안의 유통가스의 유통이 수행되면 소정의 습도로 유지된다는 것이 확인된 후 반복적인 조립공정 중에 이러한 습도측정단계(S50)를 별도로 구비시킬 필요는 없다.

다시 말해서 최초의 습도 측정과 동시에 제습시간을 측정한 후 이후의 공정에 동일한 조건내에서 동일한 시간동안 제습이 이루어지도록 하면, 최초 측정상태와 거의 유사한 정도의 제습이 이루어지게 될 것이다. 따라서 이후의 공정에서는 별도의 습도측정단계(S50)를 거칠 필요없이 전자제어블럭의 제습이 적절한 범위내에서 이루어지게 할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 전자제어블럭에서의 제습장치는 열전반도체 소자가 설치된 설치부 내부에 습기가 지속적으로 제거 관리된 유통가스가 공급되도록함으로써 열전반도체 소자의 주변으로 제빙현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 됨에 따라 열전반도체 소자의 사용수명을 보다 연장시킬 수 있게 되고, 궁극적으로 전자제어블럭의 사용수명과 이에 따른 사용효율을 보다 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 다수의 흡열핀들이 일측면에 장착된 하우징,

   상기 하우징 내부의 설치부에 설치되어 일면이 흡열작용을 하고 타면이 발열작용을 하도록 된 열전반도체 소자,

   상기 열전반도체 소자의 타면과 접한 상기 하우징의 타측면에 마련된 냉각부,

   상기 설치부의 내부에 출구와 입구가 연통되어 상기 하우징의 외부에 연장 배치된 유통유로,

   상기 유통유로 내부에서의 유통가스의 순환을 위하여 설치된 순환수단,

   상기 순환수단에 의하여 순환하는 상기 유통가스 중의 습기를 제거하는 제습수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자냉각블록.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유통가스는 질소인 것을 특징으로 하는 전자냉각블록.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제습수단은 제습물질이 내부에 장착되고 상기 유통유로가 연통되는 입구와 출구가 형성된 제습박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자냉각블록.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제습물질은 실리카겔인 것을 특징으로 하는 전자냉각블록.
5. 제 1항에 있어서, 상기 순환수단은 상기 유통유로 상에 설치된 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자냉각블록.
6. 전자냉각블럭의 열전방도체 설치부 제습방법에 있어서,

   상기 전자냉각블럭의 상기 열전반도체 설치부의 일측에 외부와 연통되는 유입구와 유출구를 형성하는 유로형성단계,

   상기 유로형성돤계를 거친 상기 전자냉각블럭의 유입구와 유출구에 유통관을 연결하는 유통관 연결단계,

   상기 유통관 연결단계를 거친 상기 유통관에 순환펌프와 제습물질이 저장된 제습박스를 연결한 후 유통가스를 주입하는 유통가스 주입단계,

   상기 유통가스 주입단계를 거친 상기 유통관의 내부에 상기 순환펌프를 작동시켜 상기 유통가스를 순환시키는 유통가스 순환단계,

   상기 유통가스 순환단계를 거친 후 상기 전자냉각블럭의 유입구와 유출구를 밀폐시키는 밀폐단계를 포함한 것을 특징으로 하는 전자냉각블럭의 열전반도체 설치부 제습방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 유통가스 순환단계와 상기 밀폐단계 사이에는 상기유통관 내부의 상대습도를 측정하는 습도측정단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자냉각블럭의 열전반도체 설치부 제습방법.
8. 제 6항 또는 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 유통가스는 질소인 것을 특징으로 하는 전자냉각블럭의 열전반도체 설치부 제습방법.
9. 제 6항에 있어서, 상기 제습물질은 실리카겔인 것을 특징으로 하는 전자냉각블럭의 열전반도체 설치부 제습방법.