KR20110045409A - A cooling device with thermoelectric element using latent heat - Google Patents

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KR20110045409A
KR20110045409A KR1020090101973A KR20090101973A KR20110045409A KR 20110045409 A KR20110045409 A KR 20110045409A KR 1020090101973 A KR1020090101973 A KR 1020090101973A KR 20090101973 A KR20090101973 A KR 20090101973A KR 20110045409 A KR20110045409 A KR 20110045409A
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thermoelectric element
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phase change
cooling device
change material
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KR1020090101973A
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이대웅
오동훈
장길상
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한라공조주식회사
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Abstract

PURPOSE: A device for cooling thermoelectric element by using latent heat is provided to improve the performance of thermoelectric element by efficiently removing the heat generated from a high-temperature part of a thermoelectric element cooling system. CONSTITUTION: A device for cooling thermoelectric element by using latent heat comprises a fin(40), a container part(10), and a thermoelectric element. The fin transfers heat to air. The container part comprises a phase change material. The container part comprises a seat place and a rib structure. The seat place is formed outside the container part. The thermoelectric element performs the efficient heat transfer through the seat place. The rib structure is arranged inside the container part and becomes uniform when the phase change material is under a phase change process. The thermoelectric element locates between the fin and the container part and generates the heat transfer.

Description

잠열식 열전소자 냉각장치{A COOLING DEVICE WITH THERMOELECTRIC ELEMENT USING LATENT HEAT}A latent thermoelectric element cooling device {A COOLING DEVICE WITH THERMOELECTRIC ELEMENT USING LATENT HEAT}

본 발명의 잠열식 열전소자 냉각장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 상변화물질을 이용하여 열을 방출하는 잠열식 열전소자 냉각장치에 관한 것이다.It relates to a latent thermoelectric element cooling apparatus of the present invention. More specifically, the present invention relates to a latent thermoelectric element cooling device that emits heat using a phase change material.

열전소자는 전기가 공급되면 한쪽에서 다른 쪽으로 열을 강제적으로 이동시키는 성질을 가지는 소자이다. 최근 들어 이를 차량용 냉방장치에 이용하고자 하는 시도가 있다. 예를 들어, 효율이 향상된 열전소자를 이용한 냉난방 장치 상에 대류 매체에 의한 열전달을 하여 열용량을 증대하는 구성이 소개된 바 있다. 이 경우에는 팬을 통하여 흡입된 냉각유동이 통로를 통하여 열전모듈을 냉각하고 위로 올라가 좁은 유로를 거쳐서 배출되는 구조이다.A thermoelectric element is a device having a property of forcibly moving heat from one side to another when electricity is supplied. Recently, there is an attempt to use this in a vehicle cooling device. For example, a configuration of increasing heat capacity by conducting heat transfer by a convective medium on a cooling and heating device using an improved thermoelectric element has been introduced. In this case, the cooling flow sucked through the fan cools the thermoelectric module through the passage and rises up to be discharged through the narrow passage.

다른 예로서는, 차량 덕트와 연결된 열전소자를 이용한 냉온장고가 있다. 덕트로 바람을 흡입하여 열전소자에 의하여 콘솔을 차갑게 한 후, 핀으로 배출되는 고온열원을 유로를 통하여 외부로 배출하며, 이때 팬을 가동하는 특성이 있다.Another example is a cold and cold cabinet using a thermoelectric element connected to a vehicle duct. After the air is sucked into the duct to cool the console by the thermoelectric element, the high temperature heat source discharged to the fin is discharged to the outside through the flow path, and at this time, the fan is operated.

이러한 종래의 열전소자를 이용한 장치 중, 냉/난방 시스템은 효율을 향상하기 위하여 대류열전달을 이용한 경우인데, 대류열전달을 이용하여 효과적인 냉각으 로 열전소자의 성능을 향상하는 구조이긴 하나, 궁극적으로 대류 열전달을 하기 위하여 별도의 장치를 구성하여야 하는 문제점이 있다.Among the devices using the conventional thermoelectric element, the cooling / heating system uses convective heat transfer to improve the efficiency. However, convective heat transfer improves the performance of the thermoelectric element by effective cooling. There is a problem that a separate device must be configured for heat transfer.

또한, 열전소자를 이용한 콘솔 냉각/난방 시스템 역시 공기에 의한 냉각이기 때문에 냉각성능의 한계가 있게 마련이다. 더욱이 외부로 열원을 배출하는 구조를 별도로 설치하여야 하기 때문에, 실내 전체의 열평형상의 관점으로 볼 때 불리한 구조를 가지게 된다.In addition, since the console cooling / heating system using a thermoelectric element is also cooled by air, there is a limit of cooling performance. Moreover, since a structure for discharging the heat source to the outside must be provided separately, it has a disadvantageous structure in view of the thermal balance of the entire room.

본 발명의 목적은 열전소자의 고온부에서 발생하는 열원을 효과적으로 제거할 수 있는 잠열식 열전소자 냉각장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a latent thermoelectric element cooling device that can effectively remove the heat source generated in the high temperature portion of the thermoelectric element.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 잠열식 열전소자 냉각장치는 공기와의 열전달을 위한 핀, 내부에 상변화물질을 포함하는 콘테이너부, 상기 핀과 콘테이너부 사이에 위치하여 열전달을 일으키는 열전소자를 포함한다.The latent thermoelectric element cooling apparatus of the present invention having the above object includes a fin for heat transfer with air, a container portion including a phase change material therein, and a thermoelectric element positioned between the fin and the container portion to generate heat transfer. .

또한, 상기 잠열식 열전소자 냉각장치는 상기 콘테이너부는 외부에 상기 열전소자가 효율적인 열전달을 할 수 있도록 하는 안착면 및 내부에 상기 상변화물질이 상변화할 때에 균일할 수 있도록 하는 립 구조체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the latent thermoelectric element cooling apparatus includes a seating surface for allowing the thermoelectric element to efficiently conduct heat transfer to the outside and a lip structure for allowing the phase change material to be uniform when the phase change material changes in phase. It may be characterized by.

바람직하게는 상기 콘테이너부가 상기 상변화물질의 부피팽창을 고려한 부피팽창 흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the container unit may further include a volume expansion absorbing unit considering the volume expansion of the phase change material.

또한, 잠열식 열전소자 냉각장치는 상기 콘테이너부가 상변화시의 열전달이 유리하도록 복수개의 알루미늄 플레이트 유닛들이 적층된 구조로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the latent thermoelectric element cooling device may be formed in a structure in which a plurality of aluminum plate units are stacked in such a way that the heat transfer of the container portion is advantageous.

바람직하게는, 상기 잠열식 열전소자 냉각장치가 HVAC내에 설치되며, 장착위치는 증발기 후단에서 부터 벤트 토출구 사이의 차가운 공기가 지나는 유로상에 위치하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the latent thermoelectric element cooling device is installed in the HVAC, and the mounting position may be positioned on a flow path through which cold air passes between the vent outlet and the rear end of the evaporator.

또한, 상기 콘테이너부는 증발기와 일체로 구성되어 직접적인 접촉 및 전도와 대류에 의한 열전달로 상변화물질이 응고되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the container portion may be integrally formed with the evaporator may be characterized in that the phase change material is solidified by direct contact and heat transfer by conduction and convection.

바람직하게는, 상기 상변화물질은 증발기 후단의 토출 공기온도로 고상으로 응고될 수 있는 대략 2~8℃ 범위의 응고점을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the phase change material may be characterized in that it has a freezing point in the range of approximately 2 ~ 8 ℃ that can be solidified in the solid phase at the discharge air temperature of the rear end of the evaporator.

본 발명에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치에 따르면, 열전소자 냉방시스템에서 기존의 장치와는 달리 고온부에서 발생하는 열원을 효과적으로 제거하여 열전소자의 성능을 향상할 수 있다.According to the latent thermoelectric element cooling apparatus according to the present invention, unlike the conventional apparatus in the thermoelectric element cooling system, it is possible to effectively remove the heat source generated in the high temperature portion to improve the performance of the thermoelectric element.

또한, 발열부의 열원을 제거하는 방법으로 상변화물질을 이용한 잠열영역의 냉각방식이므로, 발열부의 열원을 제거하기 위한 추가의 온도상승은 없기 때문에, 차 실내의 냉방성능에는 전혀 영향을 미치지 않게 된다.In addition, since the latent heat zone cooling method using the phase change material is removed as a method of removing the heat source of the heat generating unit, there is no additional temperature rise for removing the heat source of the heat generating unit, and thus, the cooling performance of the vehicle interior is not affected at all.

또한, 콘테이너부의 내부에 채워진 상변화물질의 냉각 방식에는 평상시 차량 에서 에어컨 작동시 토출되는 차가운 바람 또는 열전소자에 인가되는 전원의 극성을 변경함으로써 용이하게 실시할 수 있기 때문에, 에너지 이용면에서도 효율적인 구조이다.In addition, the cooling method of the phase change material filled in the container part can be easily performed by changing the polarity of the power applied to the cold wind or the thermoelectric element discharged during the operation of the air conditioner in the vehicle in general, so that it is efficient in terms of energy use. to be.

이하 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 측면도이다.1 is a perspective view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Figure 2 is a side view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치(100)는 공기와의 열전달을 위한 핀(40), 내부에 상변화물질을 포함하는 콘테이너부(10) 및 상기 핀(40)과 콘테이너부(10) 사이에 위치하여 열전달을 일으키는 열전소자(30)를 포함한다.1 and 2, the latent heat type thermoelectric device cooling apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a fin 40 for heat transfer with air, and a container part 10 including a phase change material therein. And a thermoelectric element 30 positioned between the fin 40 and the container portion 10 to generate heat transfer.

본 발명은 열전소자(30)에 전원을 인가하는 경우, 한면은 차가워지고 다른 한면은 뜨기워지는 원리를 이용하여 공기를 냉각한다. 본 실시예의 경우 상기 열전소자(30) 상부에 핀(40)이 연결되어 있으므로, 상기 열전소자(30)의 차가워지는 면은 상기 핀(40)과 접촉하여 상기 핀(40)을 냉각하게 되고, 상기 핀(40)을 통과하면서 공기가 냉각되어 차 실내로 공급되게 된다. 하지만, 이와는 반대로 상기 열전소자(30)의 다른 면은 뜨거워지기 때문에 냉방의 측면에서 보면 매우 불합리한 구조를 가지게 된다. 따라서 이를 해결하기 위하여 상기 콘테이너부(10)에 상변화물질을 투입하여, 상기 열전소자(30)가 작동하는 경우에 발생하는 열을 상기 상변화물질에서 흡수함으로써 차량 내부에 또 다른 열이 방출되는 것을 방지한다.In the present invention, when power is applied to the thermoelectric element 30, air is cooled by using a principle that one side is cold and the other side is hot. In this embodiment, since the fin 40 is connected to the upper portion of the thermoelectric element 30, the cold surface of the thermoelectric element 30 is in contact with the fin 40 to cool the fin 40. Air is cooled while passing through the pin 40 and is supplied to the vehicle interior. On the contrary, since the other side of the thermoelectric element 30 becomes hot, it has a very unreasonable structure in terms of cooling. Therefore, in order to solve this problem, by inserting a phase change material into the container part 10, another heat is released inside the vehicle by absorbing heat generated when the thermoelectric element 30 operates from the phase change material. To prevent them.

상기 콘테이너부(10)의 내부에는 상변화물질로 가득 차 있으며, 상기 열전소자(30)로부터 공급되는 열이 상기 상변화물질이 상변화함에 따라 흡수되게 된다. 상기의 냉각과정이 마무리 된 후에는 외부의 동작에 의해 제어되며, 상기 상변화물질은 다시 고체의 상태로 상변화하여 다음 냉각 시에 사용할 수 있도록 준비한다. 이를 자세히 살펴보면, 상기의 콘테이너부(10) 내부에 상변화물질은 상기 열전소자(30)의 극성을 바꾸어 임의적으로 냉각할 수 있으며, 또 다른 방법으로는 비교적 높은 온도의 상변화 온도를 가지는 상변화 물질을 사용하여 냉방장치가 가동하지 않을 때에 상기 콘테이너부(10) 주변의 냉각만으로 상변화를 일으킬 수 있도록 한다.The inside of the container part 10 is filled with a phase change material, and the heat supplied from the thermoelectric element 30 is absorbed as the phase change material phase changes. After the above cooling process is completed, it is controlled by an external operation, and the phase change material is phase-changed into a solid state and prepared for use in the next cooling process. Looking at this in detail, the phase change material inside the container portion 10 can be arbitrarily cooled by changing the polarity of the thermoelectric element 30, and another method is a phase change having a relatively high phase change temperature The use of the material allows the phase change to occur only by cooling around the container portion 10 when the cooling device is not operating.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 외부를 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing the outside of the container portion of the latent type thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 콘테이너부(10)의 상부 좌우측에는 부피팽창흡수부(20)가 위치한다. 상기 부피팽창흡수부(20)는 상기 콘테이너부(10)의 내부에 상변화물질이 상변화할 때에 부피가 증가하거나 감소하는 경우에 상기 콘테이너부(10)의 변형을 일으키지 않고 상기 상변화물질이 상변화 할 수 있도록 여분의 부피를 제공한다. 예를 들어, 상기 상변화물질로 냉각수가 사용되는 경우, 물이 액체에서 고체로 상변화하는 때에는 부피가 증가하게 된다. 이때에 상기 콘테이너부(10)의 훼손을 방지하기 위해 상기 부피팽창흡수부(20)가 사용된다. 또한, 상기 부피팽창흡수부(20)는 상변화물질을 주입하는 통로로서 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 3, the volume expansion absorbing part 20 is positioned on the upper left and right sides of the container part 10. The volume expansion absorbing portion 20 does not cause deformation of the container portion 10 when the volume is increased or decreased when the phase change material is phase-changed inside the container portion 10. Provide extra volume for phase change. For example, when coolant is used as the phase change material, the volume increases when the water phase changes from a liquid to a solid. At this time, the volume expansion absorbing portion 20 is used to prevent damage to the container portion 10. In addition, the volume expansion absorbing portion 20 may be used as a passage for injecting a phase change material.

또한, 상기 콘테이너부(10)의 상부에는 상기 열전 소자(미도시)와 접촉하는 안착면(15)을 포함한다. 상기 콘테이너부(10)의 상부에 존재하는 안착면은 실질적으로 상기 열전 소자(미도시)의 열이 전달되는 부분이다.In addition, the container part 10 includes a seating surface 15 in contact with the thermoelectric element (not shown). The seating surface existing on the container portion 10 is a portion through which heat of the thermoelectric element (not shown) is substantially transferred.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 내부를 나타내는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing the inside of the container portion of the latent thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 나타난 상기 콘테이너부(10)의 내부를 뒤집어서 나타낸 사시도이다. 상기 콘테이너부(10)의 내부에는 립 구조체(21)가 포함된다. 상기 립 구조체(21)는 상기 상변화물질이 상변화할 때에 균일하게 변화할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 구체적으로는 상기 콘테이너부(10)의 내부를 복수개의 영역으로 분리하여 지정된 구간에서만 열교환이 일어나 상변화하게 한다. 상기 립 구조체(21)가 존재하지 않는 경우에는 상기 콘테이너부(10)의 일부분만 상변화하고, 나머지 부분은 상변화하지 않는 등 전반적으로 불균일한 상변화를 보일 수 있으나, 상기 립 구조체(21)가 존재하는 경우에는 상기 콘테이너부(10)를 균일하게 일정한 영역으로 분할함으로써 상기 콘테이너부(10) 내부의 상변화물질이 고르게 상변화하게 되는 것이다.FIG. 4 is a perspective view showing the inside of the container part 10 shown in FIG. 3 upside down. The lip structure 21 is included in the container portion 10. The lip structure 21 serves to help the phase change material to uniformly change when the phase change material changes. Specifically, the inside of the container portion 10 is divided into a plurality of regions so that heat exchange occurs only in a designated section to cause phase change. When the lip structure 21 does not exist, only a part of the container portion 10 may be phase-changed, and the rest may not be phase-changed. When is present, the phase change material inside the container portion 10 is evenly changed by dividing the container portion 10 into uniformly uniform areas.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 알루미늄 플레이트 유닛을 나타내는 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 알루미늄 플레이트 유닛을 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다. 5A is a perspective view illustrating an aluminum plate unit of a container portion of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view of the aluminum plate unit of FIG. 5A taken along line II ′. FIG.

도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서의 콘테이너부는 복수개의 플레이트 유닛(50)을 적층하여 형성된다. 앞서의 도면에서 설명된 콘테이너부(10)와는 달리 적층구조를 채택함으로써 보다 효율적인 상변화를 유도할 수 있는 구조를 가지게 된다. 또한, 재질적인 측면에서는 상기 플레이트 유닛(50)은 열전달이 쉽게 이루어지는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 도 5a에 나타난 플레이트 유닛(50)은 하나의 유닛을 도시한 것이고, 이러한 상기 플레이트 유닛(50)이 복수개가 적층하여 하나의 콘테이너부를 형성한다. 도 5b는 상기 도 5a에 나타난 I-I'의 절단선을 따라 상기 플레이트 유닛(50)의 단면을 나타낸 단면도이다. 상기 플레이트 유닛(50)은 상부 및 하부가 주름진 형태로 되어 있어, 내부에 상변화물질을 포함하는 구조로 되어 있는 구조를 채택하고 있다.5A and 5B, the container portion in another embodiment of the present invention is formed by stacking a plurality of plate units 50. Unlike the container part 10 described in the above drawings, by adopting a laminated structure, the structure has a structure capable of inducing more efficient phase change. In addition, in terms of material, the plate unit 50 may be formed of aluminum to which heat is easily transferred. The plate unit 50 shown in FIG. 5A shows one unit, and a plurality of such plate units 50 are stacked to form one container portion. FIG. 5B is a cross-sectional view of the plate unit 50 along the line II ′ of FIG. 5A. The plate unit 50 has a structure in which the upper and lower portions are corrugated, and has a structure including a phase change material therein.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 사시도이다.6 is a perspective view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치(110)는 주름진 산모양의 핀(40)을 포함한다. 도 6에 도시되는 바와 같이 콘테이너부(10)의 구조는 열전 소자(30)와 접하는 부분의 높이는 비교적 낮게 제작하고, 상기 콘테이너부(10)상의 열전 소자(30)와 만나지 않는 좌우 부분에는 공간을 확보하여 상변화물질을 충진하는 구조를 채택할 수 있다. 이러한 실시예에서는 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(110)는 다른 냉각장치에 직접 부착하여 적용될 수 있다. 예를 들어, HVAC의 증발기에 일체형으로 형성될 수 있는 구조이다.Referring to FIG. 6, the latent type thermoelectric element cooling apparatus 110 according to another exemplary embodiment includes a corrugated mountain-shaped fin 40. As shown in FIG. 6, the structure of the container portion 10 is relatively low in height in contact with the thermoelectric element 30, and spaces are provided in left and right portions that do not meet the thermoelectric element 30 on the container portion 10. Adopt a structure to fill the phase change material by securing. In such an embodiment, the latent thermoelectric element cooling device 110 may be directly attached to another cooling device. For example, it is a structure that can be formed integrally with the evaporator of the HVAC.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다. 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다.7A is a side view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention. Figure 7b is a side view showing the arrangement of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치(100)은 바람이 지 나는 유로상에 도 7a에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 도 7a에는 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)를 상기 유로 내에 완전히 포함되도록 배치한 경우이다. 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)는 아이들 스탑(Idle Stop)시에 보조적으로 사용되는데, 아이들 스탑(Idle Stop)시에 지나가는 공기를 상기 열전소자(30)가 작동하여 상기 핀(40)을 통하여 냉각하고, 이에 대해 상대적으로 발생되는 열은 상기 콘테이너부(10) 내의 상변화물질의 상변화를 통하여 상쇄한다. 이후 공조시스템이 동작하는 때에, 냉각된 공기가 상기 화살표 방향으로 이동하면서 상기 콘테이너부(10) 내의 액체 상태로 상변화를 마친 상변화물질을 다시 냉각하여 고체로 상변화 시키는 과정을 반복하게 된다.The latent type thermoelectric element cooling apparatus 100 according to another exemplary embodiment of the present invention may be disposed as shown in FIG. 7A on a wind flow path. In FIG. 7A, the latent thermoelectric element cooling device 100 is disposed to be completely included in the flow path. The latent thermoelectric element cooling device 100 is used auxiliary at an idle stop, and the thermoelectric element 30 operates the air passing through the idle stop to operate the fin 40. Through the cooling, relatively generated heat is canceled through the phase change of the phase change material in the container portion 10. Thereafter, when the air conditioning system operates, the cooled air is moved in the direction of the arrow, and the process of re-cooling the phase change material which has completed the phase change to the liquid state in the container part 10 to change the phase into a solid is repeated.

다시 차량이 정지하는 동안에는 다시 제어장치에 의하여 상기 열전소자(30)에 전원이 공급되어 상기 핀(40)으로 차가운 냉기가 전달되고 일시적인 냉방이 지속되는 동안 상기 열전소자(30)의 다른 한 면에서 발생되는 뜨거운 열은 상기 콘테이너부(10) 내의 상변화물질이 다시 상변화하면서 흡수하는 과정을 반복하게 된다. 따라서 유로 내부의 공기를 냉각하면서도 별도의 열이 내부로 토출되지 않기 때문에 쾌적한 냉방이 이루어지게 된다.While the vehicle is stopped again, power is supplied to the thermoelectric element 30 by a control device so that cool air is transferred to the fin 40 and on the other side of the thermoelectric element 30 while temporary cooling is continued. The generated hot heat repeats the process of absorbing the phase change material in the container unit 10 while changing phase. Therefore, while cooling the air in the flow path is not discharged into the interior is a pleasant cooling is made.

도 7b의 경우에는, 상기 콘테이너부(10)가 상기 유로 바깥에 위치하도록 배치되는 실시예를 도시한 것이다. 상기 콘테이너부(10) 내부에 존재하는 상변화물질을 별도로 냉각할 수 있는 구조가 포함되는 경우에는 이와 같은 실시예를 적용할 수도 있을 것이다. 이 경우에는 상기 유로로 지나가는 공기에 의해 상기 콘테이너부(10)의 상변화물질이 냉각될 수는 없고, 별도의 냉각 구조나 냉각 환경을 이용하 여 상기 상변화물질을 냉각할 수 있다.In the case of Figure 7b, it shows an embodiment in which the container portion 10 is disposed outside the flow path. In the case where a structure capable of separately cooling the phase change material present in the container part 10 may be included, such an embodiment may be applied. In this case, the phase change material of the container portion 10 may not be cooled by the air passing through the flow path, and the phase change material may be cooled by using a separate cooling structure or a cooling environment.

도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다. 도 8b는 도 8a의 'A' 부분을 확대한 단면도이다.8A is a side view illustrating an arrangement of a latent type thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention. FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of part 'A' of FIG. 8A.

도 8a 및 8b를 참조하면, HVAC 내의 공기가 토출되는 벤트 토출구 측면에 본 발명의 잠열식 열전소자 냉각장치(A)를 배치한 배치도이다. HVAC 내의 공기는 화살표 방향으로 이동하게 되며, 기본적인 동작구조는 도 7a 및 7b에서 설명한 바와 같다. 상기 도 8b와 같이, 공기가 흐르는 면으로 상기 핀(40)이 향하도록 배치되며, 상기 벤트 토출구의 벽면을 향하여 상기 콘테이너부(10)가 배치되게 된다.8A and 8B, a layout view of the latent thermoelectric element cooling device A of the present invention is disposed on a side of a vent discharge port through which air in an HVAC is discharged. Air in the HVAC is moved in the direction of the arrow, the basic operation structure is as described in Figures 7a and 7b. As shown in FIG. 8B, the pin 40 is disposed toward a surface through which air flows, and the container portion 10 is disposed toward a wall surface of the vent discharge port.

도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 단면도이다. 9A is a cross-sectional view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 9a를 참조하면, 공기의 흐름과 잠열식 열전소자 냉각장치(100)의 배치를 확인할 수 있다. 도 9a의 실시예에는 벤트 토출구(320) 유로 사이에 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)가 배치되어 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 초기 가동시에 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100) 상에서 흐르는 공기를 냉각하여 보내고, 본 HVAC이 가동될 경우에는 다시 HVAC로부터 토출되는 냉각 공기에 의해서 상기 콘테이너부(10) 내의 상변화 물질을 다시 냉각할 수 있다. 그후 상기 HVAC이 정지하는 기간에는 초기에 동작한 바와 같이 상기 열전소자(30)가 작동하여 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)가 차량 내부로 유입되는 공기를 냉각하게 된다. 이러한 과정에서 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)에서 발생되는 열은 상기 콘테이너부(10) 내의 상변화물질의 상변화를 통하여 흡수되므로, 차량 내부에는 열평형상으 로 발생되는 별도의 온도상승이 일어나지 않게 된다.Referring to FIG. 9A, it is possible to check the flow of air and the arrangement of the latent thermoelectric element cooling device 100. In the embodiment of FIG. 9A, the latent thermoelectric element cooling device 100 is disposed between the vent discharge port 320 flow paths. As described above, in the initial operation, the air flowing on the latent thermoelectric element cooling device 100 is cooled and sent. When the HVAC is operated, the container unit 10 is cooled by the cooling air discharged from the HVAC. The phase change material in it can be cooled again. Then, in the period during which the HVAC is stopped, the thermoelectric element 30 operates as initially operated to cool the air introduced into the vehicle by the latent thermoelectric element cooling device 100. In this process, the heat generated by the latent thermoelectric element cooling device 100 is absorbed through the phase change of the phase change material in the container part 10, so that a separate temperature rise is generated in the thermal equilibrium inside the vehicle. It won't happen.

도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 단면도이다. 9B is a cross-sectional view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 9b를 참조하면, 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)가 증발기(310) 후단의 도어 상에 위치한다. 이 경우에도 역시 가동 초기에 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)의 열전소자(30)가 가동하여 흐르는 공기를 냉각시킬 수 있으며, HVAC이 가동하여 내부에 냉각된 공기가 흐르는 경우 상기 콘테이너부(10) 내에 위치하는 상변화물질을 냉각하여 고체로 상변화하고, 이후에 다시 HVAC이 구동을 멈추는 시기에는 상기 열전소자(30)가 다시 작동하여 HVAC 자체의 구동없이 내부에 흐르는 공기를 냉각할 수 있게 된다.Referring to FIG. 9B, the latent thermoelectric element cooling device 100 is positioned on a door behind the evaporator 310. In this case, too, the thermoelectric element 30 of the latent thermoelectric element cooling device 100 may operate to cool air flowing in the initial stage of operation, and when the air cooled by the HVAC is operated, the container part ( 10) phase change material located in the phase to cool the phase change to a solid, and after the HVAC stops driving again, the thermoelectric element 30 is operated again to cool the air flowing inside without driving the HVAC itself. Will be.

이외에도 본 도면에서는 도시되어 있지 않지만, 상기 콘테이너부(10)는 상기 증발기(310)와 일체로 형성될 수 있다. 이러한 경우에는 직접적인 접촉이나 전도 또는 대류에 의한 열전달에 의해 상기 콘테이너부(10)의 상변화물질이 상변화 하게 된다.In addition, although not shown in this drawing, the container part 10 may be formed integrally with the evaporator 310. In this case, the phase change material of the container portion 10 is phase changed by heat transfer by direct contact or conduction or convection.

상기 콘테이너부(10) 내의 상변화물질은 일반적으로 사용되는 냉각수 이외에도 상온에서 응고점을 가지는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 대략 2~8℃ 범위의 응고점을 가지는 물질을 사용할 수 있다. 상온에서 상변화를 일으키는 물질을 사용하는 경우 상변화를 위해서 온도를 과도하게 낮출 필요가 없으므로 보다 효율적으로 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)를 이용할 수 있게 된다.As the phase change material in the container part 10, various materials having a freezing point at room temperature may be used in addition to the cooling water generally used. For example, a material having a freezing point in the range of approximately 2-8 ° C. may be used. In the case of using a material causing a phase change at room temperature, the temperature does not need to be excessively lowered for phase change, thereby enabling the latent thermoelectric element cooling device 100 to be used more efficiently.

이와 같이 본 발명에 따르면, 기존의 장치와는 달리 열전소자(30)의 고온부 에서 발생하는 열원을 효과적으로 제거하여 내부에 별도로 유출되는 열이 발생하지 않게 되기 때문에 열전소자(30)의 성능을 향상할 수 있다. 또한, 발열부의 열원을 제거하는 방법으로 상변화물질을 이용한 잠열영역의 냉각방식이므로, 발열부의 열원을 제거하기 위한 온도상승은 없으므로 차 실내의 냉방성능에는 전혀 영향을 미치지 않게 된다.As described above, according to the present invention, unlike the existing apparatus, since the heat source generated in the high temperature portion of the thermoelectric element 30 is effectively removed, heat is not generated separately and thus the performance of the thermoelectric element 30 may be improved. Can be. In addition, since the cooling method of the latent heat region using the phase change material as a method of removing the heat source of the heat generating portion, there is no temperature rise for removing the heat source of the heat generating portion, so there is no effect on the cooling performance of the vehicle interior.

또한, 잠열식 열전소자 냉각장치는 상기 콘테이너부(10) 내부에 채워진 상변화물질을 냉각하는 경우에, 차량에서 일반적인 에어컨 작동시 토출되는 차가운 바람을 이용할 수 있게 되므로, 추가적인 에너지 투입이 필요 없게 된다.In addition, when the latent thermoelectric element cooling device cools the phase change material filled in the container part 10, since the cold wind discharged during normal air conditioner operation in a vehicle may be used, no additional energy input is required. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and those skilled in the art can change the scope within the scope of the claims. have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 측면도이다.Figure 2 is a side view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 외부를 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing the outside of the container portion of the latent type thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 내부를 나타내는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing the inside of the container portion of the latent thermoelectric element cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 콘테이너부의 알루미늄 플레이트 유닛을 나타내는 사시도이다.5A is a perspective view illustrating an aluminum plate unit of a container portion of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5b는 도 5a의 알루미늄 플레이트 유닛을 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다. FIG. 5B is a cross-sectional view of the aluminum plate unit of FIG. 5A taken along line II ′. FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 사시도이다.6 is a perspective view of a latent thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다.7A is a side view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다.7B is a side view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 측면도이다.8A is a side view illustrating an arrangement of a latent type thermoelectric element cooling apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8b는 도 8a의 'A' 부분을 확대한 단면도이다.FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of part 'A' of FIG. 8A.

도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 단면도이다.9A is a cross-sectional view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열식 열전소자 냉각장치의 배치를 나타내는 단면도이다.9B is a cross-sectional view illustrating an arrangement of a latent thermoelectric element cooling device according to another exemplary embodiment of the present invention.

< 도면 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Drawings>

10 : 콘테이너부 20 : 부피팽창 흡수부10 container portion 20 volume expansion absorption portion

30 : 열전소자 40 : 핀30: thermoelectric element 40: pin

21 : 립 구조체 50 : 알루미늄 플레이트 유닛21: rib structure 50: aluminum plate unit

310 : 증발기 320 : 벤트 토출구310: evaporator 320: vent discharge port

Claims (7)

공기와의 열전달을 위한 핀(40);Fins 40 for heat transfer with air; 내부에 상변화물질을 포함하는 콘테이너부(10); 및A container part 10 including a phase change material therein; And 상기 핀(40)과 콘테이너부(10) 사이에 위치하여 열전달을 일으키는 열전소자(30)를 포함하는 잠열식 열전소자 냉각장치.A latent thermoelectric element cooling device comprising a thermoelectric element (30) positioned between the fin (40) and the container portion (10) to generate heat transfer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘테이너부(10)는 외부에 상기 열전소자가 효율적인 열전달을 할 수 있도록 하는 안착면(15); 및The container portion 10 includes a seating surface 15 to allow the thermoelectric element to efficiently heat transfer to the outside; And 내부에 상기 상변화물질이 상변화할 때에 균일할 수 있도록 하는 립 구조체(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.Latent thermal element cooling device characterized in that it comprises a lip structure (21) to be uniform when the phase change material phase changes therein. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘테이너부(10)는 상기 상변화물질의 부피팽창을 고려한 부피팽창 흡수부(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.The container portion 10 is a latent thermoelectric element cooling device further comprises a volume expansion absorbing portion 20 in consideration of the volume expansion of the phase change material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘테이너부(10)는 상변화시의 열전달이 유리하도록 복수개의 알루미늄 플레이트 유닛(50)들이 적층된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.The container portion 10 is a latent thermoelectric element cooling device, characterized in that formed in a structure in which a plurality of aluminum plate units (50) are laminated so that heat transfer during phase change is advantageous. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 잠열식 열전소자 냉각장치(100)가 HVAC내에 설치되며, 장착위치는 증발기 후단에서 부터 벤트 토출구 사이의 공기가 지나는 유로상에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.The latent thermoelectric element cooling device (100) is installed in the HVAC, the mounting position is a latent thermoelectric element cooling device, characterized in that located on the flow path through the air between the vent outlet from the rear end of the evaporator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘테이너부(10)는 증발기와 일체로 구성되어 직접적인 접촉 및 전도와 대류에 의한 열전달로 상변화물질이 응고되는 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.The container unit 10 is a latent thermoelectric element cooling device, characterized in that the phase change material is solidified by the direct contact and conduction and heat transfer by convection is formed integrally with the evaporator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상변화물질은 증발기 후단의 토출 공기온도로 고상으로 응고될 수 있는 대략 2~8℃ 범위의 응고점을 갖는 것을 특징으로 하는 잠열식 열전소자 냉각장치.The phase change material is a latent thermoelectric element cooling device characterized in that it has a freezing point in the range of about 2 ~ 8 ℃ that can be solidified in the solid phase at the discharge air temperature of the rear end of the evaporator.
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