KR20050019951A - A cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각 유니트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전반도체의 발열부측에 정육면체 형상의 히트싱크를 배치하고 열전반도체의 냉각부측에는 냉각체를 구비함으로써, 환경오염을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 열저항을 최소화할 수 있어 에너지를 절약할 수 있는 냉각 유니트에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling unit, and more particularly, by arranging a cube-shaped heat sink on the heat generating portion side of the thermoelectric semiconductor and providing a cooling body on the cooling portion side of the thermoelectric semiconductor, it is possible to prevent environmental pollution in advance. It relates to a cooling unit that can save energy by minimizing thermal resistance.
일반적으로, 가전분야 또는 산업분야에서 이용되고 있는 냉각장치들은 주로 냉매압축방식으로 이루어진다. 이러한 냉매압축방식은 전력소모도 클 뿐만 아니라 과다한 소음과 프레온가스를 사용하는 냉각기의 경우는 누출될 경우 오존층파괴의 주범이 된다. In general, the cooling devices used in home appliances or industrial fields are mainly composed of a refrigerant compression method. This refrigerant compression method consumes a lot of power, and in case of a cooler using excessive noise and freon gas, it is the main culprit of ozone layer destruction when leaked.
최근에는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 열전반도체가 사용되고 있는 실정이다. 열전반도체는 전류를 흘렸을 때 양측면에 발열부와 냉각부가 형성된다. 이때, 발열부와 냉각부에는 약 70℃ 정도의 온도차가 발생하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 냉각쌀통, 화장품냉장고, 소용량의 김치냉장고 및 열변화에 민감한 통신용 칩 등에 적용되고 있다. Recently, in order to solve the problems described above, a thermoelectric semiconductor is used. The thermoelectric semiconductor is provided with a heat generating portion and a cooling portion on both sides when a current flows. At this time, a temperature difference of about 70 ° C. is generated in the heat generating unit and the cooling unit. Using this principle, it has been applied to cooling rice barrels, cosmetic refrigerators, small-capacity kimchi refrigerators, and communication chips sensitive to heat changes.
그런데, 전술한 열전반도체는 발열부에 히트싱크와 같은 방열체를 설치하지 않을 경우에는 양쪽면의 온도가 같아지는 열평형 상태를 거쳐 열전반도체의 열전재료 접합재료의 융점까지 도달하면 결국에는 열전재료 접합재가 녹아서 열전재료는 못쓰게 되는 문제점이 있다. 또한 열전반도체의 발열부에 방열체를 장착하여 사용하고 있는 방열체의 구조상 표면적이 작기 때문에 원활한 방열이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. However, when the above-described thermoelectric semiconductors do not have a heat sink such as a heat sink, the thermoelectric material may reach the melting point of the thermoelectric material bonding material of the thermoelectric semiconductor through a thermal equilibrium state where both sides have the same temperature. There is a problem that the thermoelectric material can not be used because the bonding material is melted. In addition, since the surface area of the heat sink is used by mounting the heat sink to the heat generating portion of the thermoelectric semiconductor has a problem that can not be smooth heat dissipation.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각원인 열전반도체의 발열부측에 정육면체 형상의 히트싱크를 배치하고 열전반도체의 냉각부측에는 냉각체를 구비함으로써, 환경오염을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 열저항을 최소화할 수 있어 에너지를 절약할 수 있는 냉각 유니트를 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to arrange a heat sink of the cube shape on the heat generating side of the thermoelectric semiconductor which is a cooling source, and by providing a cooling body on the cooling unit side of the thermoelectric semiconductor, It is to provide a cooling unit that can save energy by not only preventing environmental pollution but also minimizing thermal resistance.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention,
상부 및 하부에 발열부 및 냉각부가 전극에 의해서 형성되는 열전반도체;A thermoelectric semiconductor having upper and lower heat generating parts and cooling parts formed by electrodes;
발열부에 배치되는 베이스플레이트와, 베이스플레이트의 상부면 상에 사방으로 배치되는 수직핀과, 각각의 수직핀을 수평하게 연결하는 수평핀과, 서로 마주보는 수평핀 중 어느 하나를 연결하는 방열핀를 갖는 육면체 형상의 히트싱크; 및A base plate disposed on the heat generating unit, a vertical pin disposed on the top surface of the base plate in all directions, a horizontal pin connecting each vertical pin horizontally, and a heat radiating fin connecting one of the horizontal pins facing each other; Hexahedral heat sinks; And
냉각부에 배치되면서 판 형상을 가지는 금속으로 제조됨과 아울러 하부면 상에는 냉각홈이 되고 냉각홈에는 표면적을 극대화할 수 있도록 개포형발포금속층이 브레이징 용접되는 냉각체로 이루어진 냉각 유니트를 제공한다.It is provided with a cooling unit made of a metal having a plate shape while being disposed in the cooling unit and a cooling groove on the lower surface, and the cooling groove made of a braze-type foamed metal layer brazing welded to maximize the surface area.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉각원인 열전반도체의 발열부측에 정육면체 형상의 히트싱크를 배치하고 열전반도체의 냉각부측에는 냉각체를 구비함으로써, 환경오염을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 열저항을 최소화할 수 있어 에너지를 절약할 수 있다. As described above, according to the present invention, by placing a cube-shaped heat sink on the heat generating portion side of the thermoelectric semiconductor as a cooling source and providing a cooling body on the cooling portion side of the thermoelectric semiconductor, environmental pollution can be prevented in advance. The thermal resistance can be minimized to save energy.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 유니트에 대해 설명한다.Hereinafter, a cooling unit according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 유니트를 분리하여 나타낸 분해 사시도이며, 그리고 도 2는 도 1에 도시된 냉각 유니트의 결합상태를 나타낸 결합사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a separate cooling unit according to the present invention, and Figure 2 is a combined perspective view showing a coupling state of the cooling unit shown in FIG.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 냉각 유니트(100)는 상부 및 하부에 발열부(112) 및 냉각부(114)가 전극에 의해서 형성되는 열전반도체(110)와, 발열부(112)에 배치되는 히트싱크(120)와, 냉각부(114)에 배치되는 냉각체(140)를 구비한다. 1 and 2, the cooling unit 100 of the present invention, the heat generating portion 112 and the heat generating portion 112 and the cooling portion 114 is formed by the electrode on the top and bottom, and the heat generating portion 112 And a heat sink 120 disposed in the cooling unit 140 and a cooling body 140 disposed in the cooling unit 114.
이때, 히트싱크(120)는 베이스플레이트(122), 수직핀(124), 수평핀(130) 및 방열핀(134)을 구비한다. 베이스플레이트(122)는 열전반도체(110)의 발열부(112)에 밀착된다. 이러한 베이스플레이트(122)의 상부에는 수직핀(124)이 배치되고, 수직핀(124) 사이에는 수평핀(130)이 배치되며, 수평핀(130) 사이에는 방열핀(134)이 배치된다. 수직핀(124)은 베이스플레이트(122)의 상부면 상에 사방으로 배치된다. 이러한 수직핀(124)은 원기둥 형상을 가지면서 소정의 길이만큼 상측으로 연장된다. 이때, 수직핀(124)의 상부면 및 하부면 상에는 적층 시 어긋나는 것을 방지하면서 방열면적으로 증대 시키는 환형의 접지플랜지(126)가 각각 형성된다. 한편, 수직핀(124)의 외주면 상에는 방열면적을 극대화 할 수 있도록 세로주름 형상을 가지는 제 1 방열돌기(128)가 형성된다. 바람직하게는, 수직핀(124)은 사각단면 또는 육각단면으로 제작할 수 있다. 이와 같이 형성된 수직핀(124)에는 다수의 수평핀(130)이 일체로 형성된다. In this case, the heat sink 120 includes a base plate 122, a vertical fin 124, a horizontal fin 130, and a heat dissipation fin 134. The base plate 122 is in close contact with the heat generating part 112 of the thermoelectric semiconductor 110. The vertical fin 124 is disposed above the base plate 122, the horizontal fin 130 is disposed between the vertical fins 124, and the heat dissipation fin 134 is disposed between the horizontal fins 130. The vertical pins 124 are disposed in all directions on the upper surface of the base plate 122. The vertical pin 124 has a cylindrical shape and extends upward by a predetermined length. At this time, on the upper surface and the lower surface of the vertical pin 124 is formed an annular ground flange 126 to increase the heat dissipation area while preventing shifting when stacked. On the other hand, on the outer circumferential surface of the vertical fin 124, a first heat dissipation protrusion 128 having a vertical wrinkle shape to maximize the heat dissipation area is formed. Preferably, the vertical pin 124 may be manufactured in a rectangular cross section or hexagonal cross section. The plurality of horizontal pins 130 are integrally formed on the vertical pins 124 formed as described above.
수평핀(130)은 사각봉 형상을 가지면서 각각의 수직핀(124)의 중앙부분을 수평하게 연결한다. 이러한 수평핀(130)의 외주면 상에는 수직핀(124)과 마찬가지로 외부면 상에 방열면적을 극대화 할 수 있도록 세로 주름 형상을 가지는 제 2 방열돌기(132)가 형성된다. 바람직하게는, 수평핀(130)은 봉단면을 가지도록 제작할 수 있다. 한편, 방열핀(134)은 서로 마주보는 수평핀(130)중 어느 하나를 연결하는 제 1 연결핀(136) 및 제 1 연결핀(136)의 일단 및 타단 인접한 위치에서 제 1 연결핀(136)에 대하여 수직하게 양측으로 연장되는 제 2 연결핀(138a) 및 제 3 연결핀(138b)을 구비한다. 이때, 제 2 연결핀(138a) 및 제 3 연결핀(138b)의 단부는 또 다른 수평핀(130)에 밀착되지 않게 연장된다. 이와 같은 히트싱크(120)는 알루미늄, 구리, 은 중에 어느 하나로 제작된다. The horizontal pin 130 has a rectangular bar shape and horizontally connects the central portion of each vertical pin 124. On the outer circumferential surface of the horizontal fin 130, like the vertical fin 124, a second heat dissipation protrusion 132 having a vertical corrugation shape is formed on the outer surface to maximize the heat dissipation area. Preferably, the horizontal pin 130 may be manufactured to have a rod end surface. On the other hand, the heat dissipation fin 134 is the first connecting pin 136 connecting one of the horizontal pin 130 facing each other and the first connecting pin 136 in one adjacent position and the other end of the first connecting pin 136 And a second connecting pin 138a and a third connecting pin 138b extending vertically with respect to both sides. At this time, the ends of the second connecting pin 138a and the third connecting pin 138b are extended so as not to be in close contact with another horizontal pin 130. The heat sink 120 is made of any one of aluminum, copper, and silver.
한편, 냉각체(140)는 금속으로 제조되면서 판 형상을 가진다. 이러한 냉각체(140)의 하부면 상에는 다수의 냉각홈(142)이 형성되고, 냉각홈(142)에는 표면적을 극대화 할 수 있도록 개포형발포금속층(144)이 브레이징 용접된다.(도 3참조) On the other hand, the cooling body 140 is made of metal and has a plate shape. A plurality of cooling grooves 142 are formed on the lower surface of the cooling body 140, and the open type foaming metal layer 144 is brazed by the cooling grooves 142 so as to maximize the surface area.
바람직하게는, 열전반도체(110)의 상부와 베이스플레이트(122)의 하부면 사이와, 열전반도체(110)의 하부와 냉각체(140)의 상부면 사이에는 금속간의 완전한 접지 및 열전달을 용이하게 하기 위해서 접착체(150)가 도포된다. 바람직하게는 접착제(150)는 실버페이스트, 실버패드, 써멀그리스 또는 써멀에폭시 중 어느 하나이다. 이와 같이 구성된 냉각 유니트(100)는 유체 중에 열기를 뽑아서 외부로 방출하는 가전기기 및 산업기기에 적용할 수 있다.Preferably, between the upper portion of the thermoconductor 110 and the lower surface of the base plate 122, and between the lower portion of the thermoconductor 110 and the upper surface of the cooling body 140 facilitate complete grounding and heat transfer between the metals. In order to do this, the adhesive 150 is applied. Preferably the adhesive 150 is any one of silver paste, silver pad, thermal grease or thermal epoxy. The cooling unit 100 configured as described above can be applied to home appliances and industrial apparatuses that extract heat from the fluid and release it to the outside.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각 유니트(100)는 액체나 기체에 존재하는 열을 압축하여 액화시킨 냉매를 기화시킴으로서 냉각되는 방식이 아닌 전기를 가해 줌으로서 발생하는 펠티어 현상을 이용한 열전반도체(110)와 표면적을 극대화한 육면체 형상의 히트싱크(120)와, 마찬가지로 표면적을 극대화한 냉각체(140)를 구비함으로써, 냉매를 사용하는 종래의 냉각 유니트의 문제점인 환경오염을 방지할 수 있으며, 열저항을 최소화할 수 있어 에너지를 절약할 수 있는 잇점이 있다. As described above, the cooling unit 100 according to the present invention is a thermoelectric semiconductor using a Peltier phenomenon generated by applying electricity rather than cooling by vaporizing a liquefied refrigerant by compressing heat present in a liquid or gas ( 110 and a heat sink 120 having a hexahedral shape to maximize the surface area, as well as the cooling body 140 to maximize the surface area, it is possible to prevent environmental pollution, which is a problem of the conventional cooling unit using a refrigerant, The thermal resistance can be minimized to save energy.
또한, 본 발명에 따른 냉각 유니트(100)는 소형이면서 높을 냉각효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 균일한 품질을 가지는 냉각 유니트(100)를 연속적으로 생산할 수 있어 생산능률을 극대화할 수 있는 잇점이 있다. In addition, the cooling unit 100 according to the present invention has the advantage that it is possible to continuously produce the cooling unit 100 having a uniform quality as well as to obtain a small and high cooling efficiency, thereby maximizing the production efficiency.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims You will understand.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 유니트를 분리하여 나타낸 분해 사시도이고,1 is an exploded perspective view showing a separate cooling unit according to the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 냉각 유니트의 결합상태를 나타낸 결합사시도이며, 그리고FIG. 2 is a combined perspective view illustrating a coupling state of the cooling unit illustrated in FIG. 1, and
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라서 도시된 단면도이다. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
<도면의주요부분에대한부호의설명>Explanation of symbols on the main parts of the drawing
100 : 냉각 유니트 110 : 열전반도체100: cooling unit 110: thermoelectric semiconductor
112 : 발열부 114 : 냉각부112: heat generating portion 114: cooling portion
120 : 히트싱크 122 : 베이스플레이트120: heat sink 122: base plate
124 : 수직핀 130 : 수평핀124: vertical pin 130: horizontal pin
134 : 방열핀 140 : 냉각체134: heat sink fin 140: cooling body
142 : 냉각홈 144 : 개포형발포금속층142: cooling groove 144: open cell foam metal layer
Claims (8)
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