KR200309470Y1 - 열전소자를 이용한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각대상물에 안정적으로 부착 또는 장착될 수 있고, 외부와의 단열성이 우수하며, 수리 및 교체가 용이한 열전소자를 이용한 냉각장치를 제공한다. 그 냉각장치는 고정공이 천공된 베이스; 그 베이스의 상부면에 배치되며, 전선에 의해 직류전류를 공급받는 복수의 전극과, 전극들의 일측에 일체로 구비되며 열을 흡수하는 흡열면과, 전극의 타측에 일체로 구비되며 흡열면쪽 내부온도를 저하시키기 위해 베이스에 접촉되는 방열면으로 구성되는 열전소자; 그 열전소자의 상부에 배치되며, 열전소자에서 발생되는 냉기를 냉각대상물에 전달하기 위한 냉각블록; 및 열전소자에 접촉 배치되고, 열전소자에서 발생되어 냉각블록을 통해 냉각대상물로 전달되는 냉기가 외부로 누출되는 것을 방지하며, 또한 열전소자에서 발생되는 열을 상기 베이스로 전달시키고 방열판으로부터 냉각대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위해 열전소자와 냉각블록을 일체로 패키지하기 위한 블록가이드로 구성된다.

Description

열전소자를 이용한 냉각장치{Cooling-device with thermo-element}

본 고안은 열전소자를 이용한 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각대상물에 안정적으로 부착 또는 장착될 수 있고, 외부와의 단열성이 우수하며, 수리 및 교체가 용이한 열전소자를 이용한 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 생활 수준이 향상되면서 소비자 또는 사용자들의 의식주에 대해 다양한 요구가 제기되고 있고, 이를 충족하기 위해 다양한 장치 및 제품이 제공되고 있으며, 이에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 편의성 제품 또는 장치로는 예컨대, 냉정수기, 소형 김치냉장고, 화장품 냉장고, 와인저장고, 작업용 냉각헬멧 등이 있다.

이 같은 제품들 중 가장 널리 이용되고 있는 것으로서 냉정수기가 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 냉정수기는 실재로 물을 저장하기 위해 금속으로 형성된 냉저장통(1)과, 그 냉저장통(1)을 보호 및 단열하기 위해 스티로폼 또는 발포 우레탄으로 형성되는 외피(2)와, 냉저장통을 냉각시켜 그 내부에 저장된 물을 실제로 냉각시키기 위한 냉각장치, 즉 열전소자(3)를 구비하고 있다. 또한, 열전소자(3)에는 그것의 작동시 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 방열판(4)이 장착되어 있다. 물론, 열전소자(3)는 전선(3a)에 의해 직류전류를 공급받는 복수의 전극(3b)과, 전극의 일측에 일체로 구비되며 열을 흡수하는 흡열면(3c)과, 전극의 타측에 일체로 구비되며 흡열면(3c)쪽 내부온도를 저하시키기 위한 방열면(3d)으로 구성된다.

한편, 열전소자(3)를 냉저장통(1)에 장착하는 방식에 의하면, 방열판(4)상에 열전소자(3)를 배치시킨 상태에서 방열판(4)의 하부로부터 복수의 볼트(5)를 조여 냉저장통(1)의 바닥면에 접촉 고정시키는 방법이 이용되고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 열전소자를 냉각장치로 이용하는데는 여러 가지 문제점이 있는 것으로 나타났다. 먼저, 복수의 볼트를 조일 때 각각의 볼트의 조임력의 편차로 인해 열전소자의 흡열면이 냉저장통에 정확하고 균일하게 접촉되지 않으므로 인해 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 각각의 볼트가 냉저장통의 바닥에 직접 고정됨으로 인해 그 고정볼트를 통해 외부의 열이 냉저장통으로 전달되어 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 열전소자의 흡열면과 방열면 사이로 습기가 침투되어 전극이 부식되므로 열효율 및 기능의 저하가 초래되는 문제점이 있다.

또한, 열전소자의 수리 및 교체가 곤란하고 복잡한 문제점이 있다.

한편, 열전소자의 부식 및 기능저하를 방지하기 위해 열전소자의 주변을 실리콘 또는 에폭시로 실링처리하는 방법이 제안되어 있으나, 이 경우 실링에 의해 열전달이 이루어져 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상술된 문제점들 및 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 냉각을 필요로 하는 해당물체에 균일한 힘으로 밀착 부착할 수 있고 냉각효율을 향상시킬 수 있는 열반도체를 이용한 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 방열판과의 조립시 볼트조임쪽을 합성수지로 제작하고 열전소자를 간접적으로 실링하여 냉각물체로의 열전달을 방지할 수 있으며 냉기의 외부유출을 방지할 수 있는 패키지화된 열전소자를 이용한 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 열전소자의 부식이 방지되고, 휴대 및 보관이 용이하며, 교체 및 수리가 용이한 열전소자를 이용한 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 에폭시가 외부로 누출되는 것을 방지하여 외관이 깨끗하게 유지될 수 있는 열전소자를 이용한 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 열전소자의 사용상태를 보여주는 부분 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 하나의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치의 사시도.

도 3은 도 2의 냉각장치의 내부구조를 보여주는 단면도.

도 4는 도 3의 내부의 실링구조를 상세히 보여주는 부분확대 단면도.

도 5는 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치의 사시도.

도 6은 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치의 사용상태도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 베이스 20: 열전소자

24: 전극 26: 흡열면

28: 방열면 30: 냉각블록

40: 냉각블록 32,42: 플랜지

44,46: 접착제 48: 장착홈

50: 패킹 60: 방열판

62: 핀 70: 외피

이 같은 목적들은, 냉각시킬 대상물에 부착되어 해당 냉각대상물을 냉각시키기 위한 열전소자를 이용한 냉각장치에 있어서, 복수의 관통공이 천공된 베이스; 그 베이스의 상부면에 배치되며, 전선에 의해 직류전류를 공급받는 복수의 전극과, 전극들의 일측에 일체로 구비되며 열을 흡수하는 흡열면과, 전극의 타측에 일체로 구비되며 흡열면쪽 내부온도를 저하시키기 위해 베이스에 접촉되는 방열면으로 구성되는 열전소자; 그 열전소자의 상부에 배치되며, 열전소자에서 발생되는 냉기를 냉각대상물에 전달하기 위한 냉각블록; 및 열전소자에 접촉 배치되고, 열전소자에서 발생되어 냉각블록을 통해 냉각대상물로 전달되는 냉기가 외부로 누출되는 것을 방지하며, 또한 열전소자에서 발생되는 열을 상기 베이스로 전달시키고 방열판으로부터 냉각대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위해 열전소자와 냉각블록을 일체로 패키지하기 위한 블록가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한냉각장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치는 후술되는 방열판에 해제 가능하게 고정되는 베이스(10)를 구비한다. 베이스(10)는 후술되는 열전소자에서 발생되는 열을 방열판으로 전달시키기 위해 금속판으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 베이스(10)는 정방형으로 형성되어 있지만, 냉각물체의 형상 및 용도에 따라 장방형, 원형 등으로 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 후술되는 방열판과의 조립이 용이하도록 베이스(10)의 각각의 코너부분 또는 적정위치에는 볼트(B)와 체결정치가 관통하는 관통공(10a)이 천공되는 것이 바람직하다. 베이스(10)는 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하지만, 열전도성이 우수한 다른 금속으로 형성될 수도 있다.

베이스(10)의 상부면의 중앙부에는 실제로 냉각을 이루기 위한 열전소자(20)가 배치된다. 열전소자(20)는 전술된 바와 같이, 전선(22)에 의해 직류전류를 공급받는 복수의 전극(24)과, 전극들의 일측에 일체로 구비되며 열을 흡수하는 흡열면(26)과, 전극(24)의 타측에 일체로 구비되며 흡열면(26)쪽 내부온도를 저하시키기 위해 베이스(10)에 접촉되는 방열면(28)으로 구성된다. 열전소자의 상세한 구성 및 작용은 널리 공지되어 있으므로, 명확성을 위해 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

열전소자(20)의 상부에는 그 열전소자(20)로부터 발생되는 냉기를 후술되는바와 같이 냉각대상물에 전달하기 위한 냉각블록(30)이 거치된다. 냉각블록(30)은 열전소자의 형상에 상응하게 형성된다. 특히, 냉각블록(30)의 하부에는 흡열면(26)에서 발생되는 냉기가 냉각블록(20)의 범위 밖으로 벗어나는 것을 방지하도록 그 흡열면(26)을 포위하는 플랜지(32)가 일체로 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 냉각블록(30)의 상부에는 냉각대상물에 해제 가능하게 고정될 수 있도록 복수의 고정공(34)이 천공 형성된다. 냉각블록(20)은 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하지만, 열전도성이 우수한 다른 금속으로 형성될 수도 있다.

한편, 열전소자(20)에서 발생되어 냉각블록(30)을 냉각대상물로 전달되는 냉기가 외부로 누출되는 것을 방지하고, 또한 열전소자에서 발생되는 열 또는 방열판으로부터 냉각대상물로 열이 전달되는 것을 방지하며, 특히 열전소자(20)와 냉각블록(30)을 일체로 패키지하기 위해, 전술된 베이스(10)에는 블록가이드(40)가 일체로 부착된다. 블록가이드(40)의 하부에는 베이스(10)와의 안정적인 접착 또는 부착을 위해 그 베이스(10)와 같은 수평면을 구비한 플랜지(42)가 일체로 형성된다. 예컨대, 블록가이드(40) 전체는 사출성형방식으로 형성될 수 있다. 플랜지(42)에는 베이스(10)의 각각의 관통공(10a)과 연통하는 복수의 관통공(42a)이 천공된다. 선택적으로, 각각의 플랜지(42)의 적정위치에는 열전소자(20)의 각각의 전선(22)이 외부로 연장될 수 있도록 관통홈(42b)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 베이스(10)의 상부면과 블록가이드(40)의 플랜지(42)는 에폭시 등과 같은 접착제(44)에 의해 상호 부착되어 일체화된다. 특히, 냉각블록(30)과 블록가이드(40)간의 틈새를 통해 외기가 유입되는 것을 방지하기 위해, 냉각블록(30)의상부주변과 그것에 접촉되는 블록가이드(40)의 상부주변간의 틈새에는 역시 에폭시와 같은 접착제(46)가 도포되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 상부면과 블록가이드(40)의 플랜지(42)간의 에폭시 도포 접착시 에폭시가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 잔여 에폭시가 수용되는 수용홈(42c)이 플랜지(42)에 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 블록가이드(40)의 상부에는 그 주변 전체를 따라 장착홈(48)이 형성되며, 그 장착홈(48)에는 엔비알(NBR)과 같은 고무재질로 형성된 패킹(50)이 삽설되는 것이 바람직하다. 이 패킹(50)의 사이즈는 장착홈(48)에 틈새 없이 압입됨은 물론 냉각블록(30)의 상부면이 냉각 대상물의 외측면 또는 하부면에 균일하고 완전하게 접촉될 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 패킹(50)이 제공됨으로써, 그 패킹(50)과 냉각대상물의 외주면과의 접촉으로 인해 냉각블록(30)으로 외기가 침입되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 한편, 본 실시예에서는 패킹(50)을 고무로 형성하는 것으로 예시하였으나, 에폭시 또는 다른 형태의 접착제를 장착홈(48)에 도포하여 그 패킹을 대체할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치는 전술된 바와 같은 패키지형 구성에 방열판(60)이 해제 가능하게 더 장착되는 구성을 갖는다. 이 같은 방열판(60)의 상부면의 적정위치, 즉, 전술된 베이스(10)가 접촉되는 위치에는 베이스(10)에 천공된 관통공(10a) 및 블록가이드(40)의 플랜지(42)의 관통공(42a)과 연통하며 볼트(B)가 고정되는 복수의 장착공(60a)이 형성된다. 물론, 방열판(60)은 열전소자(20)에서 발생되어 베이스(10)를 통해 방열판(60)으로 전달되는 열을 효과적으로 방출시키기 위해 다수의 핀(fin)(62)을 일체로 구비하고 있다.

결과적으로, 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치는 그것을 구성하고 있는 구성요소들, 즉, 베이스(10), 열전소자(20), 냉각블록(30) 및 블록가이드(40)가 모두 일체화된 패키지형으로 형성되어 그 냉각장치를 냉각대상물에 용이하게 장착할 수 있는 것이다.

선택적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각장치의 외측에는 외부와의 단열을 위해 스틸로폼 또는 우레탐 합성수지와 같은 단열재로 형성된 외피(70)가 일체로 또는 분리 가능하게 구비될 수 있다.

이하, 전술된 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치의 설치방식 및 그 작용모드에 대해 설명한다.

예컨대, 냉정수기와 같은 제품에 냉각장치를 설치하고자 하는 경우 베이스(10)의 관통공(10a) 및 냉각블록 가이드(40)의 플랜지(42)에 천공된 관통공(42a)과 방열판(60)의 장착공(60a)과의 연통공에 볼트(B)를 고정시켜 냉각장치를 방열판에 장착시킨다. 물론, 방열판(60)의 하부에는 그것의 핀(62)으로부터 방출되는 열을 외부로 발산시키기 위해 팬(F)이 설치된다.

이후, 작업자는 역시 볼트와 냉각블록(30)에 형성된 고정공(34)을 이용하여 냉저장통과 같은 냉각대상물(M)에 고정시킨다. 이때, 냉각대상물(M)의 하부면에 접촉하는 냉각블록(30)의 상부면의 주변은 역시 냉각대상물(M)의 하부면에 접하는 패킹(50)에 의해 외부와 단절됨으로써, 외기가 냉각블록(30) 또는 냉각장치의 내부로침투되는 것이 방지되는 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 냉각장치가 장착된 상태에서, 전선(22)에 예컨대 12V의 직류전원을 인가시키면 열전소자(20)의 전극(24)이 작용하여 흡열면(26)을 통해 그 상부의 냉각블록(30)으로부터 열을 흡수하여 냉각시킴으로써 결국 냉각대상물(M)을 냉각시켜 그 냉각대상물 내의 저장물을 냉각시킬 수 있는 것이다.

한편, 열전소자(20)의 전극(24)의 작용으로 인해 흡열면(26)에서 흡수한 흡열은 방열면(28)을 통해 베이스(10)를 지나 그것의 하부면에 부착된 방열판(60)으로 전달된다. 이와 같이 방열판(60)으로 전달된 열은 그것의 하부에 향성된 핀(62)을 통해 방출되며, 동시에 냉각팬(F)이 작동되어 열이 외부로 방출되는 것이다.

특히, 이와 같은 냉각장치의 작동 중에 냉각장치, 특히 냉각블록(30)이 외부와 완전히 단열을 이루고 또한 냉각대상물(M)과 균일하고 안정적으로 접촉함으로써, 냉각효율이 향상되는 것이다.

결과적으로, 본 고안에 따른 열전소자를 이용한 냉각장치에 의하면, 열전소자가 냉각블록에 균일하게 접촉되고 그 냉각블록이 냉각 대상물에 균일하게 접촉됨은 물론 외부로부터의 열전달이 완전 차단되어 냉각효율이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 방열판과의 조립시 볼트조임쪽을 합성수지로 제작하고 열전소자를 간접적으로 실링하여 냉각물체로의 열전달을 방지할 수 있으며 냉기의 외부유출을 방지할 수 있는 패키지로 형성할 수 있어 제품성 및 작업성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 내부의 열전소자로의 습기의 침투가 방지되어 열전소자의 부식이 방지되고, 휴대 및 보관이 용이하며, 교체 및 수리가 용이한 장점이 있다.

더욱이, 베이스와 냉각블록 가이드간의 접착시 사용되는 에폭시와 같은 접착제가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있어 외관이 깨끗하게 유지되는 효과가 있다.

이상에서 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 실용신안등록청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (8)

1. 냉각시킬 대상물에 부착되어 해당 냉각대상물을 냉각시키기 위한 열전소자를 이용한 냉각장치에 있어서,

   복수의 관통공이 천공된 베이스;

   상기 베이스의 상부면에 배치되며, 전선에 의해 직류전류를 공급받는 복수의 전극과, 전극들의 일측에 일체로 구비되며 열을 흡수하는 흡열면과, 상기 전극의 타측에 일체로 구비되며 흡열면쪽 내부온도를 저하시키기 위해 베이스에 접촉되는 방열면으로 구성되는 열전소자;

   상기 열전소자의 상부에 배치되며, 상기 열전소자에서 발생되는 냉기를 상기 냉각대상물에 전달하기 위한 냉각블록; 및

   상기 열전소자에 접촉 배치되고, 상기 열전소자에서 발생되어 냉각블록을 통해 냉각대상물로 전달되는 냉기가 외부로 누출되는 것을 방지하며, 또한 열전소자에서 발생되는 열을 상기 베이스로 전달시키고 방열판으로부터 냉각대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 열전소자와 냉각블록을 일체로 패키지하기 위한 블록가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 블록가이드의 상부에는 장착홈이 형성되며, 상기 장착홈에는 외부로부터 상기 냉각블록으로 외기가 전달되는 것을 차단하기 위해 상기 냉각대상물과 말착하는 패킹이 삽설되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각블록의 하부에는 흡열면에서 발생되는 냉기가 냉각블록의 범위 밖으로 벗어나는 것을 방지하도록 상기 흡열면을 포위하는 플랜지가 일체로 돌출 형성되며, 상기 가이드블록은 단열재로 형성된 외피로 포위되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 블록가이드의 하부에는 상기 베이스와의 부착을 위해 상기 베이스에 접착제에 의해 부착되는 플랜지가 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 플랜지에는 상기 베이스의 각각의 관통공과 연통하는 복수의 관통공이 천공되고, 플랜지에는 상기 열전소자의 각각의 전선이 외부로 연장될 수 있도록 관통홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 접착제는 에폭시이고, 상기 냉각블록과 블록가이드간의 틈새를 통한 외기의 유입을 방지하기 위해 상기 틈새에 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
7. 제4항 또는 6항에 있어서, 상기 블록가이드의 플랜지에는, 상기 베이스와 블록가이드의 플랜지간의 접착시 접착제가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 잔여 접착제가 수용되는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 베이스에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 열전소자에서 발생되어 베이스로 전달되는 열기를 외부로 방출시키기 위한 다수의 핀을 일체로 구비한 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉각장치.