KR200170258Y1 - 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치 - Google Patents

금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치에 관한 것으로, 에폭시 내진 절연막으로 형성한 금속기판을 이용하여 필요한 온기와 냉기를 선택적으로 다목적으로 사용할 수 있는 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 얻기 위한 것인 바,
전후방에 냉각팬이 형성되고 그 냉각판 사이에는 방냉판과 방열판이 장착되어 전기에 의해 열의 전위차가 발생되는 열전소자로 구성된 냉온장치에 있어서, 상기 열전소자는 열팽창에 대응할 수 있는 유연성과 높은 절연성 및 열전도율이 높은 수지의 공중합체를 이용한 절연물질로 전기적인 절연막으로 1차코팅된 금속판을 소성로에서 열처리한 후, 페이스트(Paste)상의 절연막을 2차코팅하고, 상기 절연막의 접착력을 이용하여 동(銅) 호일면에 필요한 패턴을 에칭(Etching)하여 금속기판과, 상기의 두 금속판 사이에 N-형 반도체칩과, P-형 반도체칩을 샌드위치형으로 배열한 구조의 열전냉온소자를 장착함으로써, 전기적인 손실율을 최소화하고 수명을 연장하여 실질적으로 사용가능한 저소음, 소형화 및 제조단가가 매우 저렴하여 대량양산이 가능하고 전력소모률이 적어 에너지 절감효과가 뛰어난 특징이 있다.

Description

금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치 {Cool/warm blowing apparatus using peltier device of metal substrate}
본 고안은 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에폭시 내진(Regin) 절연막으로 형성한 금속기판을 이용하여 필요한 온기와 냉기를 선택적으로 다목적으로 사용할 수 있는 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치에 관한 것이다.
종래는 세라믹판을 이용한 구조의 열전냉온소자를 이용하여 기판이 될 세라믹상에 필요한 형태의 패턴을 전도성재료로 프린트한 후에 소성로내에서 소성 및 숙성하여 프린트된 패턴면에 납을 이용하여 납땜하여 전류의 통로가 될 동으로 된 전도편을 패턴형태로 전달하여 프린트된 패턴면에 납땜 고착하여 완성된 두 기판사이에 반도체칩을 샌드위치형으로 접합하여 형성된 열전소자를 사용하여 냉/온풍장치를 만드는 구조가 있었다.
그러나, 에어콘은 선풍기에 비해 엄청난 에너지를 소비하기 때문에 그 전력사용비가 많이 소요되며, 장비 구입비 또한 만만치 않다. 특히 에어콘은 냉기를 만들기 위해 컴프레서를 사용하므로 중량 및 그 규모가 커 큰 실내설치공간이 필요하며, 컴프레셔에서 발생하는 소음 또한 크다. 더욱이 그 냉매로 프레온 가스 등 유해가스를 사용하므로 환경오염을 유발하는 폐단이 많은 구조와, 상기의 열전소자를 사용하여 냉매를 없애는 구조를 사용하였으나, 상기에 사용되는 세라믹기판을 사용한 열전냉온소자로 전기적인 손실로 발생되는 손실열이 크므로 냉/온풍장치에 적합하지 않았다.
또한, 열에 의한 기판과의 접착력이 매우 취약하므로 장기간 사용시 두 기판사이가 떨어지는 문제점과 효율이 감소하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안의 목적은 상술한 결점들을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 사용자가 필요에 따라 온기와 냉기를 사용할 수 있으며 소음이 전혀 없고 크기가 초소형으로 공간점유율이 극히 적으며 특히 열전도률이 높으며 견고하여 사용수명시간이 길어진 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 제공함에 있다.
이와 같은 본 고안의 목적은 전후방에 냉각팬이 형성되고 그 냉각판 사이에는 방냉판과 방열판이 장착되어 전기에 의해 열의 전위차가 발생되는 열전소자로 구성된 냉온장치에 있어서, 상기 열전소자는 열팽창에 대응할 수 있는 유연성과 높은 절연성 및 열전도율이 높은 수지의 공중합체를 이용한 절연물질의 전도체로 전기적인 절연막으로 1차코팅된 금속판을 소성로에서 열처리한 후, 페이스트(Paste)상의 절연막을 2차코팅하고, 상기 절연막의 접착력을 이용하여 동(銅) 호일면에 필요한 패턴을 에칭(Etching)한 금속기판과, 상기의 두 금속판 사이에 N-형 반도체칩과, P-형 반도체칩을 샌드위치형으로 배열한 구조의 열전냉온소자(A)를 장착함으로써, 전기적인 손실율을 최소화하고 수명을 연장하여 실질적으로 사용 가능한 저소음의 냉난방창치를 달성하였다.
도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 도시한 정면도,
도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 고안의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치의 냉풍과 온풍부를 도시한 사시도,
도 4는 본 고안의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치의 냉풍과 온풍부의 조립사시도,
도 5는 본 고안의 냉/온풍장치의 핵심부인 금속기판을 이용한 열전냉온소자의 조립상태도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
A : 열전냉온소자 A1 : 방냉부
A2 : 방열부 A3 : N-형 반도체칩
A4 : P-형 반도체칩 A5 : 전열막
A6 : 전선부 10 : 몸체부
20,30 : 내부공간부 40, 50 : 안전망
60 : 제어부 70 : 받침대
80 : 방냉판 90 : 방냉핀
100 : 방열판 110 : 장착공
120 : 열전냉온소자 130 : 밀착유
140 : 모터 150, 160 : 축
170 : 방냉판 180 : 방열팬
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 고안의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치의 냉풍과 온풍부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 고안의 금속기판의 열전냉온소자를 이용한 냉/온풍장치의 냉풍과 온풍부의 조립사시도이고, 도 5는 본 고안의 냉/온풍장치의 핵심부인 금속기판을 이용한 열전냉온소자의 조립상태도이다.
도시한 바와 같이 본 고안은 내부에 하단과 상단으로 구획된 내부공간부 (20,30)를 갖는 몸체부(10)를 구비하고 있으며 몸체부(10)의 상단공간부에는 냉/온풍을 생성방출하는 기기가 장치되어 있으며, 하단공간부에는 제어부(60)가 장치되어 외부로부터의 조작에 따라 냉풍 및 온풍의 제어를 담당한다. 이 몸체는 받침대(70)에 탑재되어 회전 가능케 지지고정되어 있다. 그러므로 받침대상에서 몸체를 소망하는 각도로 회전시켜 원하는 방향으로 냉풍 및 온풍을 송풍할 수 있다. 이제 이하에서는 본 고안의 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
몸체의 상단공간부(20)에는 방냉판(A1)과, 이 방냉판의 배면에 방열판(A2)이 당접 고정되어 있으며, 그 사이에는 단열판(200)이 개재되어 있다. 이 단열판에는 다수의 장착공(110)이 천공되어 열전냉온소자(A)가 수용되어 있다.
다음 장착공(110)에 수용된 열전냉온소자(A)의 일측면의 금속판인 방냉부 (A1)에 방냉판(40)에 밀착되어 있으며, 타측 금속판인 방열부(A2)에 방열판(80)이 밀착되어 있다. 이 열전냉온소자(A)는 두 종류의 도체를 접합하여 양단에 전류를 흘리면 한쪽에서는 흡열이 일어나고, 다른쪽에서는 발열현상을 일으키는 소자로서, 이와 같은 원리에 의해 방냉부(A1)에 방냉판(40)과 접촉하여 있는 면에서는 냉기가 발생되고, 방열부(A2)의 방열판(80)과의 접촉면에서는 열기가 방출된다. 따라서 이 냉기 및 열기는 열전냉온소자(A)와 접촉하고 있는 방냉판(40) 및 방열판(80)에 전도되어 외부로 방출되게 된다. 이때 열전냉온소자(A)의 양접촉면과 그와 접촉하고 있는 방냉효율을 증대시키고 있다. 이 밀착유(130)로는 보편적으로 그리이스가 사용된다. 또한 방출효율을 높이기 위해서 방냉판(40)의 전방면에는 방냉핀(90)들이 다수개 돌출하고 있는 한편, 방열판(80)의 개방면부에도 돌출된 다수의 방열핀 (190)들을 구비하고 있다. 이때 상기의 열전냉온소자(A)는 열팽창에 대응할 수 있는 유연성과 높은 절연성 및 열전도율이 높은 수지의 공중합체를 이용한 절연물질로 전기적인 절연막으로 1차코팅된 금속판을 소성로에서 열처리한 후, 페이스트(Paste)상의 절연막을 2차코팅하고, 상기 절연막의 접착력을 이용하여 동 (銅) 호일면에 필요한 패턴을 에칭(Etching)하여 금속기판(A1,A2)과, 상기의 두 금속판 사이에 N-형 반도체칩(A3)과, P-형 반도체칩(A4)을 샌드위치형으로 배열한 구조의 열전냉온소자(A)를 장착하였다.
특히 금속기판의 방열판(A2)의 중심부위에는 모터(140)가 구비되어 그 축(150,160)이 양측으로 돌출하여 일측이 방냉판(A1)의 전방부에 위치하여 방냉팬 (180)이 취부되어 있으며, 타측은 방열판(A2)의 전방부에 위치하여 방냉팬(170)이 고정되어 있다.
이에, 몸체의 하단공간부(30)에는 제어부(60)가 내장되어 있어 공급된 전원을 열전소자 및 모터에 적합한 전압으로 변압하여 공급하며, 외부조작에 따라 냉풍 및 열풍량을 조절 제어한다. 특히, 열전소자는 DC12V가 사용되므로 제어부(60)에서는 전원을 이에 알맞는 전압으로 변환 공급한다.
이하 본 냉/온풍장치의 사용방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 제어부(60)를 통해 열전냉온소자(A)에 전원부(A6)이 공급되면 열전냉온소자(A)의 일측면에서는 냉기가 타측면에서는 열기가 생성된다. 이 생성된 냉기는 냉방부(A1)과 접촉하고 있는 방냉판(40)에 전도되어 방냉핀(90)으로 방출된다. 이 방냉핀(90)으로부터 방출된 냉기는 모터가 회전하며 방냉팬(170)을 돌려 공기를 순환시키므로 전방부로 송풍된다. 따라서 냉기는 몸체의 안전망(40)을 통과하여 사용자에게 시원한 바람으로 공급한다.
한편, 열전냉온소자(A)의 냉기가 발생되는 반대면에서는 열기가 발생되며, 이 방열부(A2)면에서 발생된 열기는 그와 접촉하고 있는 방열판(80)을 전도하여 방열핀(190)으로 방사되게 된다. 이때 방사되는 열기는 방열판(A2)의 전방부에 위치한 방냉팬(180)이 회전하며 공기를 환류시켜 전방부쪽으로 송출된다. 송출된 열기는 몸체의 안전망(50)을 통과하여 외부로 나오게 된다. 따라서 사용자가 난방을 하고자 할 경우에는 몸체의 방열판쪽을 사용자쪽으로 방향을 바뀌어 놓으면 된다.
상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 고안은 환경에 유해한 프레온 가스 등의 냉매를 사용하지 않으므로 컴프레셔, 팽창변, 증발판 등 냉기 및 열기를 생성하기 위한 다수의 부품들이 불필요하여 소형화 및 제조단가가 매우 저렴하여 대량양산이 가능하고 전력비 소모률이 매우 절약되는 효과가 있으므로 에너지절감 및 환경오염 등을 예방할 수 있어 냉난방제조 산업상 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

  1. 전방면을 돌출한 다수의 방냉핀(90)들을 구비한 방냉판(40)과: 상기 방냉판의 배부에 부착되며, 수정크기의 장착공(110)이 다수개 천공된 단열판(200)과; 상기 방냉판의 배부에 상기 단열판을 개재하여 접합되며, 개방된 전방면에 다수의 방열핀(190)들이 돌설된 방열판(80)과; 상기 단열판의 장착공(110)에 삽입되어 상기 방냉판 및 방열판에 각각 일측면씩이 당접하며, 전류인가에 따라 상기 방냉판과 접촉하고 있는 일측면에서는 냉기가 상기 방열판과 접촉하고 있는 타측면에서는 열기가 발생되는 열전소자(120)와; 상기 방열판의 대략 중심부위에 고정되어, 그 축이 상기 방냉판(A1) 및 방열판(A2)으로 돌출한 모터(140) 및 상기 모터의 양축(150,60)에 각각 취부되어 상기 방냉핀(90) 및 방열핀(190)에서 방출되는 냉기 및 열기를 불어 전방부로 송출하는 방냉/ 방열팬을 구비한 송풍수단; 상기 방냉/방열판 및 송풍수단 및 제어부(60)를 수용보지하며, 상기 방냉판 및 방열판과 대향하는 부위에는 냉풍 및 열풍이 외부로 출입되는 안전망(49, 50)들을 갖는 몸체부(10); 및 상기 몸체부에 장착되어, 전원을 상기 열전소자(120)에 적합한 전압으로 변환공급하고 외부조작에 따라 냉풍 및 열풍의 송출을 제어하는 제어부(60)에 있어서,
    상기 열전소자는 열팽창에 대응할 수 있는 유연성과 높은 절연성 및 열전도율이 높은 수지의 공중합체를 이용한 절연물질인 전도체(A4)로 전기적인 절연막으로 1차코팅된 금속판을 소성로에서 열처리한 후, 페이스트(Paste)상의 절연막을 2차코팅하고, 상기 절연막의 접착력을 이용하여 동(銅) 호일면에 필요한 패턴을 에칭(Etching)하여 금속기판인 방냉/열부(A1,A2)와, 상기의 두 금속판 사이에 N-형 반도체칩(A3)과, P-형 반도체칩(A4)을 샌드위치형으로 배열한 구조의 열전냉온소자 (A)를 장착함을 특징으로 하는 냉/온풍장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101396529B1 (ko) 2013-03-25 2014-06-27 유상현 열전소자를 이용한 냉온풍발생장치
KR102085858B1 (ko) * 2019-10-02 2020-03-06 사단법인 행복드림복지회 염해저감을 위한 수배전반의 온,습도 제어 시스템
KR20220033033A (ko) * 2020-09-08 2022-03-15 주식회사 한바람 열전소자를 이용한 냉-온 선풍기
KR20220077408A (ko) * 2020-12-02 2022-06-09 홍윤서 휴대가능한 소형 냉온풍기

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