KR200426919Y1

KR200426919Y1 - 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기

Info

Publication number: KR200426919Y1
Application number: KR2020060018784U
Authority: KR
Inventors: 성두창
Original assignee: 성두창
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2006-09-18

Abstract

본 고안은 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기에 관한 것으로,

내부의 상부 열교환실 일측에 외기흡입구와 외기배출구가 형성되고 하측의 하부 열교환실 일측에도 내기흡입구와 내기배출구가 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 외기흡입구 내측에 설치되어 외부의 차가운 공기를 상부 열교환실로 흡입하는 외기흡입팬과, 상기 케이스의 내기흡입구 내측에 설치되어 제어반 내부의 더운 공기를 하부 열교환실로 흡입하는 내기흡입팬과, 상기 케이스 내부에 설치되어 상,하부 열교환실에서 열교환작용을 하는 다수의 다공튜브패널이 일정간격으로 배치되어 있고 상기한 각 다공튜브패널들 사이사이에는 알루미늄 루버핀이 형성되어 있는 열교환장치를 포함하여 구성되는 제어반 냉각기에 있어서,

상기 열교환장치는 상부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 상부 열교환기와, 하부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 하부 열교환기가 분리된 상태로 형성되어 있으며,

상기 상부 열교환기는 다공튜브패널들 각각에 다수개씩 형성된 다공홀들을 통해서 냉매가 증발 및 응축되는 반복적인 작용으로 열교환작용이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 상기 상부 열교환기의 하단에는 각 다공튜브패널들의 하단이 냉매가 저장된 냉매저장실에 삽입 연결되는 냉매헤더가 형성되어 있으며,

상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들의 열전달 체적을 증대시키기 위하여 상기한 다공튜브패널들의 상단이나 하단 중 선택된 일단에는 다공튜브패널들 각 각에 형성된 다수의 다공홀에 열전달매체를 충전시킬 수 있는 열전달매체헤더가 형성되어 있으며,

상기 상부 열교환기의 하단과 하부 열교환기의 상단 사이에는 N형반도체와 P형반도체를 직렬로 연결시킨 열전소자가 개재되어 있되, 상기 열전소자의 흡열히터싱크에는 하부 열교환기의 상단이 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있고, 상기 열전소자의 발열히터싱크에는 상부 열교환기 하단과 그에 연결된 냉매헤더가 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 하는 고안이다.

제어반 냉각기, 열교환장치, 다공튜브패널, 열전소자, 흡열싱크헤더, 발열히터싱크, 열전달매체헤더, 냉매헤더

Description

다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기{Cooler for central computer terminal}

도 1 및 도 2는 본 고안 제어반 냉각기의 정면도 및 배면도.

도 3은 본 고안을 설명하기 위한 제어반 냉각기의 측면 단면도.

도 4는 본 고안 제어반 냉각기의 열교환장치의 일실시예.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도.

도 6은 도 5의 B-B선 단면도.

도 7은 본 고안의 열교환장치에 적용되는 열전소자의 단면 구성도.

도 8은 본 고안의 열교환장치에 적용되는 다공튜브패널의 사시도.

도 9는 본 고안 제어반 냉각기의 열교환장치의 다른 실시예.

도 10은 도 9의 C-C선 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어반 냉각기 1a : 상부 열교환실

1b : 하부 열교환실 10 : 케이스

11 : 외기흡입구 12 : 외기배출구

13 : 내기흡입구 14 : 내기배출구

17 : 상부 외기유도판 18 : 하부 내기유도판

2a : 외기흡입팬 2b : 내기흡입팬

3 : 열교환장치 3a,3b : 상,하부 열교환기

4a,4b : 다공튜브패널 41 : 다공홀

42 : 알루미늄 루버핀 5 : 열전소자

5a : 흡열히터싱크 5b : 발열히터싱크

51 : 흡열부 52 : 발열부

6 : 냉매헤더 61 : 냉매저장실

7a,7b : 열전달매체헤더 71 : 열전달매체충전실

본 고안은 전기 및 전자회로장치가 설치된 제어반 내부를 냉각시키기 위한 제어반 냉각기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제어반 냉각기 내부를 상,하부 열교환실로 구분하여 형성한 다음, 상기 상,하부 열교환실 각각에는 다공튜브패널로 구성된 상,하부 열교환기를 각기 개별적으로 열교환작용하도록 설치하되, 상기 상부 열교환기 하부에 장착된 발열히터싱크와 상기의 하부 열교환기 상부에 장착된 흡열히터싱크 사이에 열전소자를 개재시키는 수단으로 상,하부 열교환기 각각의 열교환 기능이 향상되도록 하므로서 제어반 냉각기의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기에 관한 것이다.

일반적으로 전기부품 및 전자회로장치가 설치된 제어반 내부를 냉각시키는 기존의 제어반 냉각기 제품은 콤프레셔로 냉매를 강제 순환시켜서 공기를 냉각시킨 다음 그 냉각된 냉기를 제어반 내부로 공급하므로서 제어반 내부를 냉각시키도록 구성되어 있는바, 이러한 기존의 제어반 냉각기는 가격이 고가이며, 또 그 자체의 무게가 무겁기 때문에 제어반 냉각기를 부착시키기 위한 부착패널을 두꺼운 철판으로 사용해야 하므로 제어반 냉각기의 제작비가 비싸지게 되는 문제가 있으며, 또한 비싼 가격에 비하여 냉각성능이 떨어진다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본원인은 실용신안등록 제357333호의 다공튜브패널을 이용한 제어반 냉각기의 열교환기의 고안(이하 '선행기술'이라 한다)을 제안한 바 있다.

상기한 선행기술은 제어반 냉각기의 내부를 중간위치에 설치된 미들브라켓을 기준하여 상측은 외부공기와 열교환하는 외기 열교환실로 구분하고, 하측은 제어반 내부의 공기와 열교환하는 내기 열교환실로 구분한 다음 상기한 외기 및 내기 열교환실 각각에 노출되도록 다공튜브패널로 된 열교환기를 설치하는 구조로 되어 있으며, 상기한 열교환기는 내기 열교환실에 노출되어 있는 증발부에서는 헤더파이프에 저장된 냉매가 제어반 내부에서 유입되는 가열된 공기로부터 열을 빼앗아 증발토록 하는 열교환작용으로 증발부를 통과하는 공기를 냉각시켜서 제어반 내부로는 냉각된 공기가 공급될 수 있도록 하는 한편, 외기 열교환실에 노출되어 있는 응축부에서는 내기 열교환실에 노출된 증발부에서 증발되는 냉매가스가 외부의 차가운 공기와의 열교환작용에 의해 응축되는 액상냉매는 상기한 증발부로 이동되는 작용을 반 복하도록 하므로서 제어반 내부를 냉각시키도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 선행기술은 기존의 제품과 같이 콤푸레샤로 냉매를 강제 순환시키는 제어반 냉각기에 비하여 제품 가격이 싸고 무게도 가벼운 장점은 있으나, 열교환기 자체가 냉매의 증발 및 응축 작용에 의하여 빠른 속도로 제어반 내부의 고열을 전달하여 외부공기로서 냉각시키는데 제어반 내부의 온도를 냉각시킬 수 있는 한계가 외기온도 이하로 내릴 수 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있으며, 이러한 현상으로 인하여 제어반 냉각기의 열교환 효율의 향상을 기대하기 곤란하였다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 문제점을 감안하여 제안된 것으로, 제어반 냉각기의 내부를 상,하부 열교환실로 구분한 다음 상기한 상,하부 열교환실 각각에 개별적으로 열교환작용을 하도록 상,하부 열교환기를 따로따로 설치하되, 상기한 상,하부 열교환기를 열전소자의 흡열 및 발열 작용으로 열교환 작용을 증대시켜주므로서 제어반 냉각기의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하였으며, 또한 상기 열전소자의 흡열부에 접촉하는 흡열히터싱크에 용접되는 하부 열교환기의 열전달매체헤더와 다공튜브패널에 빙점이 낮은 열전달매체를 충전시켜주는 수단으로 열전달 체적을 증대시켜서 흡열히터싱크로의 열전달 효율이 향상되게 하는 한편, 상기 열전소자의 발열부에 접촉하는 발열히터싱크에 용접되는 상부 열교환기의 냉매헤더에는 냉매를 주입하여 냉매의 증발 및 응축 작용으로 열전소자의 발열부로부터 전달되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있도록 하며, 또한 상,하부 열교환기 각 각에 일정간격으로 다수 설치되어 있는 각 다공튜브패널들 사이사이에 알루미늄 루비핀을 개재시키는 구성으로 제어반 냉각기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 하였으며, 그리고 상기 상,하부 열교환기의 다공튜브패널을 를 동일한 구조로 형성시킬 수 있도록 하므로서 상기한 상,하부 열교환기를 U자형으로 된 다공튜브패널을 사용하므로서 대량생산을 가능하게 하여 열교환장치의 제작비를 절감시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 고안한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들의 열전달 체적을 증대시키기 위하여 상기한 다공튜브패널들의 상단이나 하단 중 선택된 일단에는 다공튜브패널들 각각에 형성된 다수의 다공홀에 열전달매체를 충전시킬 수 있는 열전달매체헤더가 형성되어 있으며,

상기 상부 열교환기의 하단과 하부 열교환기의 상단 사이에는 N형반도체와 P형반도체를 직렬로 연결시킨 열전소자가 개재되어 있되, 상기 열전소자의 흡열히터싱크에는 하부 열교환기의 상단이 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있고, 상기 열전소자의 발열히터싱크에는 상부 열교환기 하단과 그에 연결된 냉매헤더가 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 열교환장치의 상,하부 열교환기 각각에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널들은 U자형으로 굴곡 형성된 것을 사용하되, 상기 상부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태이고 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치되어 그 개구된 하단이 냉매헤더의 냉매저장실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 하단이 이어진 상태이고 상단은 개구된 상태가 되도록 ∪자형으로 설치되어 그 개구된 상단이 열전달매체헤더의 열전달매체충전실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 또한 상기 하부 열교환기의 상단과 그에 연결된 열전달매체헤더가 열전소 자의 흡열히터싱크에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환장치의 하부 열교환장치는 일정간격으로 형성되는 다수의 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태에서 상기 열전소자의 흡열히터싱크에 면접촉하는 상태로 브레이징용접되어 있으며, 상기한 다공홀들 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치된 상태에서 열전달매체충전실과 연결되도록 열전달매체헤더가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 열교환장치의 하부 열교환기에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널과 이의 상단이나 하단에 연결되는 열전달매체헤더에 충전되는 열전달매체는 빙점이 낮은 증류수나 물 중에서 택일되는 유체인 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 각 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 고안 제어반 냉각기의 정면도 및 배면도이며, 도 3은 본 고안을 설명하기 위한 제어반 냉각기의 측면 단면도이고, 도 4는 본 고안 제어반 냉각기의 열교환장치의 일실시예이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선 단면도이며, 도 7은 본 고안의 열교환장치에 적용된 열전소자의 단면 구성도이고, 도 8은 본 고안의 열교환장치에 적용된 다공튜브패널의 사시도이며, 도 9는 본 고안 제어반 냉각기의 열교환장치의 다른 실시예이고, 도 10은 도 9의 C-C선 단면도를 도시한 것이다.

도면부호 1은 제어반 냉각기를 나타내는 것으로, 상기 제어반 냉각기(1)는 그 케이스(10) 내부가 상,하부 열교환실(1a)(1b)로 구분되어 있으며, 상기한 상부 열교환실(1a)의 케이스(10) 전면 상측에는 외부 공기가 흡입되고 배출되는 외기유 입구(11)와 외기배출구(12)가 형성되어 있으며, 상기한 외기 흡입구(11)와 외기배출구(12) 각각에는 바람의 흡입 및 배출방향을 유도하는 통공이 형성된 팬커버가 부착되어 있다.

상기한 하부 열교환실(1b)의 케이스(10) 후면 하측에는 제어반(도시 생략) 내부와 연통하여 공기를 흡입하고 배출시키는 내기유입구(13)와 내기배출구(14)가 형성되어 있으며, 상기한 내기유입구(13)와 내기배출구(14) 각각에도 바람의 흡입 및 배출방향을 유도하기 위한 팬커버가 부착되어 있다.

상기한 상부 열교환실(1a)에는 외부공기를 흡입하기 위한 외기흡입팬(2a)이 외기흡입구(11) 내측에 장착되어 있으며, 상기한 하부 열교환실(1b)에는 제어반 내부의 공기를 흡입하기 위한 내기흡입팬(2b)이 내기흡입구(13) 내측에 장착되어 있다.

그리고 상기 제어반 냉각기(1)의 케이스(10) 전면에는 전원스위치(15)와 하부 열교환실 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서와 온도와 습도를 디스플레이하는 온습도표시 및 설정기(16)가 부착되어 있으며, 상기 제어반 냉각기(1)의 내부 중간부분에는 상기한 외기흡입팬(2a)에 의하여 상부 열교환실(1a)로 흡입되는 외부공기가 하부 열교환실(1b)로 흐르지 못하도록 차단하면서 상부 열교환실(1a) 내부로 흐르도록 유도하는 상부 외기유도판(17)과, 상기한 내기흡입팬(2b)에 의하여 하부 열교환실(1b)로 흡입되는 제어반 내부공기를 상부 열교환실(1a)로 흐르지 못하게 차단하면서 하부 열교환실(1b) 내부로 흐르도록 유도하는 하부 내기유도판(18)이 형성되어 있다.

상기 제어반 냉각기(1) 내부에는 제어반 내부를 냉각시키기 위한 열교환장치(3)가 장착되어 있으며, 상기 열교환장치(3)는 상부 열교환실(1a)에 설치되는 상부 열교환기(3a)와 하부 열교환실(1b)에 설치되는 하부 열교환실(3b) 그리고 상기한 상부 열교환기(3a) 하단과 상기한 하부 열교환기(3b)의 상단 사이에 개재되는 열전소자(5)를 포함하여 구성되는데, 상기 열전소자(5)는 하부 열교환기(3b)의 상단에 면접촉되어 하부 열교환리로부터 열을 흡수하는 흡열히터싱크(5a)와 상부 열교환기(3a)의 하단에 면접촉되어 흡열히터싱크(5a)의 열을 상부 열교환기로 방출시키는 발열히터싱크(5b)를 구비하고 있다.

상기 열교환장치(3)의 상,하부 열교환기(3a)(3b) 각각은 일정간격으로 설치되는 다수의 다공튜브패널(4a)(4b)들과 이들 다공튜브패널들 사이사이에 설치되는 알루미늄 루버핀(42)으로 이루어져 있는데, 상기한 다공튜브패널(4a)(4b)들 도 8의 도시와 같이 다공홀(41)들이 일렬로 다수 형성되도록 알루미늄으로 압출 성형된 튜브패널을 일정길이로 절단한 다음 U자형으로 절곡 형성된 것이 사용되며, 상기한 알루미늄 루버핀(42)은 공기흐름의 경계층을 깨뜨리면서 공기의 마찰계수를 높일 수 있는 구조를 가지면서 지그재그상으로 절곡 형성된 것이 사용된다.

그리고 상기한 상부 열교환기(3a)는 외기흡입팬(2a)으로부터 흡입되는 외부의 차가운 공기와의 열교환작용이 활발하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 그 상단부분이 외기흡입팬(2a)을 크게 벗어나지 않는 범위내에서 외기흡입팬(2a)에 근접하게 설치되어 있으며, 또한 냉매의 이동이 용이하도록 경사지게 설치되어 있다.

또한 상기한 하부 열교환장치(3b)의 경우는 내기흡입팬(2b)으로부터 흡입되 는 더운 공기와의 열교환작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 하단부분이 내기흡입팬(2b)을 크게 벗어나지 않는 범위내에서 내기흡입팬(2b)에 근접하게 설치되어 있으며, 하부 열교환기(3b) 역시 상부 열교환기(3a)와 같은 경사각도로 경사지게 설치되어 있다.(도 3 참조)

한편, 상기 케이스(10)의 바닥 일측에는 하부 열교환실(1b)에서 응축되어 고이게 되는 응축수를 배출시키기 위한 응축수 배출관(19)이 형성되어 있다.

상기 열교환장치(3)의 상부 열교환기(3a)를 구성하는 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각은 상단부분이 절곡된 ∩자형으로 형성되어 있으며, 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각의 하단부분은 냉매가 저장되는 냉매저장실(61)과 연결되도록 냉매헤더(6)에 삽입 연결되어 있으며, 이와 같이 형성된 상부 열교환기(3a)는 다수의 다공튜브패널(4a)들 각각의 하단부분과 냉매헤더(6) 각각은 열전소자(5)의 발열히터싱크(5b)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다. 그리고 상기한 냉매헤더(6)에는 냉매를 주입시키기 위한 냉매주입구(62)가 형성되어 있다.(도 5 및 도 10 참조)

상기 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 구성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들은 도 4의 도시와 같이 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성된 실시예와, 도 9의 도시와 같이 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성된 실시예로 구분되는데, 도 4의 도시와 같이 다공튜브패널(4b)들의 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성된 실시예의 경우에는 각 다공튜브패널(4b)의 상단부분이 열전달매체헤더(7a)에 삽입 설치되어 그 내부에 형성된 열전달매체충전실(71)과 연결되도록 형성된 상태에서 각 다공튜 브패널(4b)들의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)들의 상단부분 및 열전달매체헤더(7a)가 도 4 및 도 5의 도시와 같이 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다.

그리고 도 9의 도시와 같이 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성된 실시예의 경우에는 각 다공튜브패널(4b)들의 하단부분이 열전달매체헤더(7b)의 열전달매체충전실(71)에 연결되도록 삽입 설치되어 있으며, 이와 같이 열전달매체헤더(7b)가 각 다공튜브패널(4b)들의 하단부분에 연결 형성된 하부 열교환기(3b)는 도 9 및 도 10의 도시와 같이 각 다공튜브패널(4b)의 절곡된 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)들의 상단부분이 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있다.

상기 열교환장치(3)의 상부 열교환기(3a)는 냉매헤더(6)와 이에 연결된 다수의 다공튜브패널(4a) 각각의 내부를 진공상태로 만든 후에 냉매헤더(6)의 냉매저장실(61)에 일정량의 냉매를 주입하는데, 이때의 냉매 주입량은 냉매저장실(61)의 단면적을 기준할 때 대략 20∼40% 범위내로 주입되는 것이며, 하부 열교환기(3b)의 경우에는 다수의 다공튜브패널(4b)에 형성되어 있는 각 다공홀(41)들과 열전달매체헤더(7a)(7b)의 열전달매체충전실(71)에 열전달매체가 충전된 상태로 주입되는 것이며, 상기의 열전달매체는 빙점이 낮은 증류수가 바람직하며, 증류수가 준비되어 있지 아니할 경우에는 물을 충전시킬 수도 있다.

상기와 같이 하부 열교환기(3b)에 충전되는 열전달매체는 하부 열교환기(3b)의 열전달 체적을 증대시켜서 열전소자(5)의 흡열히터싱크(5a)가 하부 열교환 기(3b)에서 열을 빼앗는 흡열작용을 향상시키게 된다.

그리고 상기한 하부 열교환기(3b)의 상단부분이나 하단부분에 형성된 열전달매체헤더(7a)(7b) 각각에는 열전달매체를 충전시키기 위한 열전달매체주입구(72)가 형성되어 있다.

한편, 상기와 같이 상,하부 열교환기(3a)(3b) 각각의 하단부분과 상단부분 사이에 개재된 상태로 설치된 열전소자(5)는 도 7의 도시와 같이 흡열히터싱크(5a)에 접촉하는 흡열부(51)와 발열히터싱크(5b)에 접촉하는 고안부(52) 사이에 N형반도체와 P형반도체가 서로 교대적으로 다수 배열상태에서 전극판(53)에 의하여 직렬로 연결된 구조로 구성되어 있으며, 또한 상기한 N,P형반도체와 흡열부(51) 및 발열부(52) 각각에는 합선을 방지하기 위하여 전기가 통하지 않는 세라믹 등으로 코팅처리된 절연층(54)이 형성되어 있으며, 또 상기 열전소자(5)에는 그 외주를 감싸도록 단열재(55)가 형성되어 있다.

상기 열전소자(5)에 전압을 인가시키게 되면 흡열부(51)가 흡열히터싱크(5a)로부터 열을 흡수하여 발열부(52)측으로 배출시키게 되므로서 하부 열교환기(3b)가 냉각되는 것이며, 상기한 발열부(52)로 배출되는 열에 의해 발열히터싱크헤드(5b)가 가열되면서 냉매헤더(6)의 냉매저장실(61)에 저장되어 있는 냉매를 증발시키게 되는데, 이러한 작용을 하는 열전소자(5)는 이미 여러분야에 적용되고 있으므로 열전소자에 대한 구체적인 작용에 대하여서는 생략하기로 한다.

한편, 상기한 열전소자(5)와 이의 흡열부(51) 및 발열부(52)에 접촉된 상태로 조립되는 흡열히터싱크(5a)와 발열히터싱크(5b)는 복수개의 고정볼트(8)에 의하 여 결합 조립된다.(도 4, 도 5, 도 9, 도 10 참조)

상기에서의 고정볼트(8)는 열전달이 되지 않는 절연볼트 등이 사용되며, 또는 상기한 고정볼트(8) 대신에 절연재질로 된 클립 등의 구조로 된 결합부재를 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 설명한다.

전기 및 전자회로장치가 설치된 제어반의 내부를 냉각시키기 위하여 상기 제어반 냉각기(1)의 전면에 설치된 전원스위치(15)를 온(on)조작하여 열교환장치(3)의 열전소자(5) 및 외기흡입팬(2a)와 내기흡입팬(2b)이 온습도표시 및 설정기(16)의 설정조건에 따라 전원이 인가되면 열교환장치(3)가 열교환작용을 수행하게 된다.

먼저, 도 4에 도시된 실시예는 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 형성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들을 하단부분이 ∪자형으로 절곡 형성되고 각 다공튜브패널(4b)들에 형성된 다공홀(41)이 개구된 상단부분에 열전달매체헤더(7a)를 연결 형성한 것으로서, 이 실시예의 열교환작용에 대하여 설명하면, 전원이 인가된 열전소자(5)는 직렬로 연결되어 있는 N,P형반도체들에 의하여 흡열부(51)가 열을 흡수하게 되므로서 흡열히터싱크(5a)가 냉각되어지며, 이에 따라 상기 흡열히터싱크(5a)는 그 일면에 면접촉된 상태로 용접되어 있는 하부 열교환기(3b)의 열전달매체헤더(7a)와 이에 연결된 다수의 다공튜브패널(4b)들의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)의 상단부분도 냉각되는데, 상기한 열전달매체헤더(7a)와 다수의 다공튜브패널(4b) 각각에 형성된 다수의 다공홀(41)에 충전되어 있는 증류수 내지 물과 같이 빙점이 낮은 열전달매체가 상기 하부 열교환기(3b)의 열전달 체적을 증대시킴과 동시에 하부 열교환기(3b)의 열이 흡열히터싱크(5a)로 빠르게 흡수되게 하는 작용이 나타나게 되므로서 상기 하부 열교환기(3b)는 빠르게 냉각된다.

따라서 내기흡입팬(2b)에 의해 제어반 내부 공기는 내기흡입구(13)를 통해 유입되어 하부 열교환기(3b)의 각 다공튜브패널(4b)과 접촉하는 동시에 각 다공튜브패널(4b)들 사이사이에 형성된 알루미늄 루버핀(42)을 통과하는 동안에 열교환작용으로 차갑게 냉각되어 내기배출구(14)를 통해 제어반 내부로 공급되어 제어반 내부를 냉각시키게 되는 것이다.

그리고 상기 열전소자(5)의 발열부(52)에서 배출되는 열은 발열히터싱크(5b)를 가열시키게 되는데, 상기한 발열히터싱크(5b)의 일면에는 상부 열교환기(3a)의 하단부분과 각 다공튜브패널(4a)들의 하단이 연결되어 있는 냉매헤더(6)가 면접촉된 상태로 용접되어 있으므로서 상기한 발열히터싱크(5b)에서 방출되는 열은 상기의 냉매헤더(6)와 다공튜브패널(4a)들의 하단부분 및 알루미늄 루버핀(42)들의 하단부분을 가열시키게 되므로서 냉매헤더(6)의 냉매저장실(51)에 저장된 냉매의 기화작용은 빠르게 진행되며, 기화된 증발가스(냉매)는 각 다공튜브패널(4a)들 각각에 형성된 다수의 다공홀(41)을 따라 상승이동되면서 각 다공튜브패널(4a) 주위의 열을 흡수하여 액상으로 응축되는데, 이때 외기흡입팬(2a)에 의하여 상부 열교환실(1a)로 유입되는 외부의 차가운 공기는 상부 열교환기(4a)의 상측부분을 통과하는 과정에서 각 다공튜브패널(4a)들과 이들 사이에 설치되어 있는 알루미늄 루버핀(42)들과의 열교환작용이 활발하게 이루어지게 되며, 이에 따라 각 다공튜브패 널(4a)들의 다공홀(41) 상측으로 상승되는 증발가스는 외부 공기로부터 흡수되는 냉기에 의해 액상으로 응축되며, 상기의 다공홀(41) 상측에서 응축된 액상냉매는 다공홀(41)을 따라 밑으로 하강하여 냉매저장실(51)로 낙하 저장된 후 다시 증발되어 응축되는 작용의 반복하게 되므로서 상기한 발열히터싱크(5b)의 열방출작용이 원활하게 진행되는 것이며, 따라서 흡열히터싱크(5a)는 하부 열교환기(3b)로부터 열을 빼앗는 냉각작용도 원활하게 이루어지게 되는 것이다. 한편 외기흡입팬(2a)에 의해 흡입되는 차가운 외부공기는 상부 열교환기(4a)를 통과하는 동안에 열교환작용을 더워진 상태로 외기배출구(12)를 통해 배출되는 것이다.

다음, 도 9 및 도 10에 도시된 실시예는 열교환장치(3)의 하부 열교환기(3b)를 형성하는 다수의 다공튜브패널(4b)들을 상단부분이 ∩자형으로 절곡 형성되고 각 다공튜브패널(4b)들에 형성된 다공홀(41)이 개구된 하단부분에 열전달매체헤더(7b)를 연결 형성된 것으로서, 이 실시예는 역시 열전소자(5)에 전압이 인가되면 흡열히터싱크(5a)가 하부 열교환기(3b)의 상단부분 즉, ∩자형으로 절곡 형성된 각 다공튜브패널(4b)의 상단부분과 알루미늄 루버핀(42)의 상단부분으로부터 열을 흡수하게 되며, 또한 각 다공튜브패널(4b)들의 다공홀(41)과 열전달매체헤더(7b)의 열전달매체충전실(71)에 충전되어 있는 빙점이 낮은 열전달매체에 의해 하부 열교환기(3b)의 냉각작용이 빠르게 진행되므로서 내기흡입팬(2b)에 의해 제어반 내부에서 가열된 공기가 하부 열교환실(1b)로 유입되어 하부 열교환기(3b)를 통과하는 동안 냉각되는 하부 열교환기(3b)와의 열교환작용으로 냉각되어 내기배출구(14)를 통해 제어반 내부로 공급되므로서 제어반 내부를 적정온도로 냉각시킬 수 있게 되는 한편, 이 실시예에서의 발열히터싱크(5b)는 전술한 실시예와 동일한 작용을 하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 고안은 열교환장치를 상,하부 열교환기로 분리 형성한 다음, 상부 열교환기의 하단은 열전소자의 발열부와 접촉하는 발열히터싱크에 결합시키는 한편, 하부 열교환기는 열전소자의 흡열부와 접촉하는 흡열히터싱크에 결합시키는 구조로 열교환장치를 구성하며, 하부 열교환기는 증류수 또는 물과 같이 빙점이 낮은 열전달매체를 충전시켜서 하부 열교환기의 열전달 체적을 증대시킴과 동시에 그의 열이 흡열히터싱크로 빠르게 열전달되는 작용을 촉진시키게 되므로서 하부 열교환기를 빠르게 냉각시킬 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 또한 상부 열교환기는 냉매를 이용하여 외부공기와의 열교환작용을 하도록 구성하여 흡열히터싱크에서 흡수된 열이 발열히터싱크를 통해서 상부 열교환기의 냉매를 증발시키는데 사용되게 하므로서 상부 열교환기의 열교환작용이 빠르게 진행되도록 하는 효과를 제공하므로서 이에 따라 제어반 내부를 적정 온도로 빠르게 냉각시킬 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 제어반 냉각기에 전면에 형성된 온습도 표시기를 통해 제어반 내부가 설정된 온도 및 습도로 냉각되었는지를 확인할 수 있어 제어반 냉각기를 효율적으로 운전할 수 있도록 하므로서 제어반 냉각기의 가동시간을 줄일 수 있게 하는 등의 이점을 제공하게 된다. 그리고 상,하부 열교환기는 냉매 및 열전달매체를 주입 또는 충전하기 전까지는 U자형으로 절곡 형성된 다공튜브패널와 알루미늄 루버핀 및 파이프 형상의 헤더로 제작할 수 있게 되므로서 상,하부 열교환기의 대량생산이 가능해져 제조비를 절감시킬 수 있게 하는 효과도 제공한다.

Claims

내부의 상부 열교환실 일측에 외기흡입구와 외기배출구가 형성되고 하측의 하부 열교환실 일측에도 내기흡입구와 내기배출구가 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 외기흡입구 내측에 설치되어 외부의 차가운 공기를 상부 열교환실로 흡입하는 외기흡입팬과, 상기 케이스의 내기흡입구 내측에 설치되어 제어반 내부의 더운 공기를 하부 열교환실로 흡입하는 내기흡입팬과, 상기 케이스 내부에 설치되어 상,하부 열교환실에서 열교환작용을 하는 다수의 다공튜브패널이 일정간격으로 배치되어 있고 상기한 각 다공튜브패널들 사이사이에는 알루미늄 루버핀이 형성되어 있는 열교환장치를 포함하여 구성되는 제어반 냉각기에 있어서,

상기 열교환장치는 상부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 상부 열교환기와, 하부 열교환실에 노출된 상태로 설치되는 하부 열교환기가 분리된 상태로 형성되어 있으며,

상기 상부 열교환기는 다공튜브패널들 각각에 다수개씩 형성된 다공홀들을 통해서 냉매가 증발 및 응축되는 반복적인 작용으로 열교환작용이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 상기 상부 열교환기의 하단에는 각 다공튜브패널들의 하단이 냉매가 저장된 냉매저장실에 삽입 연결되는 냉매헤더가 형성되어 있으며,

상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들의 열전달 체적을 증대시키기 위하여 상기한 다공튜브패널들의 상단이나 하단 중 선택된 일단에는 다공튜브패널들 각각에 형성된 다수의 다공홀에 열전달매체를 충전시킬 수 있는 열전달매체헤더가 형 성되어 있으며,

상기 상부 열교환기의 하단과 하부 열교환기의 상단 사이에는 N형반도체와 P형반도체를 직렬로 연결시킨 열전소자가 개재되어 있되, 상기 열전소자의 흡열히터싱크에는 하부 열교환기의 상단이 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있고, 상기 열전소자의 발열히터싱크에는 상부 열교환기 하단과 그에 연결된 냉매헤더가 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 하는 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환장치의 상,하부 열교환기 각각에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널들은 U자형으로 굴곡 형성된 것을 사용하되, 상기 상부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태이고 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치되어 그 개구된 하단이 냉매헤더의 냉매저장실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 상기 하부 열교환기는 각 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 하단이 이어진 상태이고 상단은 개구된 상태가 되도록 ∪자형으로 설치되어 그 개구된 상단이 열전달매체헤더의 열전달매체충전실과 연결된 상태로 형성되어 있으며, 또한 상기 하부 열교환기의 상단과 그에 연결된 열전달매체헤더가 열전소자의 흡열히터싱크에 면접촉된 상태로 브레이징용접되어 있는 것을 특징으로 하는 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환장치의 하부 열교환장치는 일정간격으로 형성되는 다수의 다공튜브패널들 각각은 다공홀들 상단이 이어져 있는 상태에서 상기 열전소자의 흡열히터싱크에 면접촉하는 상태로 브레이징용접되어 있으며, 상기한 다공홀들 하단은 개구되어 있도록 ∩자형으로 설치된 상태에서 열전달매체충전실과 연결되도록 열전달매체헤더가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하부 열교환장치의 하부 열교환기에 일정간격으로 형성된 다수의 다공튜브패널과 이의 상단이나 하단에 연결되는 열전달매체헤더에 충전되는 열전달매체는 빙점이 낮은 증류수나 물 중에서 택일되는 유체인 것을 특징으로 하는 다공튜브패널과 열전소자를 이용한 제어반 냉각기.