KR20190024214A - 금속 고정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치는 전원부, 상기 전원부로부터 전압을 인가받아 펠티어 효과를 구현하는 열전 소자, 제1 면이 상기 열전 소자와 접촉하고, 상기 제1 면과 상이한 제2 면이 외부로 노출되는 고정 플레이트, 및 상기 제2 면 상에 수분을 제공하는 수분 제공부를 포함하고, 상기 열전 소자의 상기 펠티어 효과에 의해서 상기 고정 플레이트는 냉각되고 냉각된 상기 고정 플레이트는 상기 수분을 응결시켜 금속을 고정시킨다.

Description

금속 고정 장치{METAL FIXING DEVICE}
본 발명은 금속 고정 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 펠티어 효과를 이용하여 금속을 고정 플레이트 상에 고정시키는 금속 고정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉각장치는 냉매 사이클를 순환하는 냉매가스를 이용한 방식이 주로 사용되었으나, 냉매가스(CFC)는 오존의 파괴에 따른 환경문제를 초래하고, 냉각메커니즘 또한 복잡하고 부피가 크기 때문에, 최근에는 소형 냉장고나 냉각장치로서 열전모듈을 널리 이용하고 있다. 그리고, 열전모듈은 일면에는 냉기가 발산되고 타면에는 열기가 발산되므로 냉각용 외에도 다양한 발열장치로도 이용되고 있다.
열전모듈은 열전소자, 이 열전소자에 연결되는 전극, 및 전극의 상,하측에 접합되는 기판으로 구성되어 있다. 열전소자는 두 물질의 접합회로에 전지를 연결하여 직류를 흘려주면 한쪽의 접합부에서는 열을 흡수하고 다른 쪽의 접합부에서는 열을 발생하는　펠티어(Peltier)　효과를 이용한 소자로서, 주로　펠티어　효과가 뛰어난 Bi-Te계 열전재료 형성된 P형 반도체와 N형 반도체로 구성된다.
본 발명은 금속 고정 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 펠티어 효과를 이용하여 금속을 고정 플레이트 상에 고정시키는 금속 고정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치는 전원부, 상기 전원부로부터 전압을 인가받아 펠티어 효과를 구현하는 열전 소자, 제1 면이 상기 열전 소자와 접촉하고, 상기 제1 면과 상이한 제2 면이 외부로 노출되는 고정 플레이트, 및 상기 제2 면 상에 수분을 제공하는 수분 제공부를 포함하고, 상기 열전 소자의 상기 펠티어 효과에 의해서 상기 고정 플레이트는 냉각되고 냉각된 상기 고정 플레이트는 상기 수분을 응결시켜 금속을 고정시킨다.
상기 제2 면에는 상기 열전 소자 측으로 요철 홈이 정의된다.
상기 수분은 상기 요철 홈에 제공된다.
상기 요철 홈은 복수개로 제공되고, 상기 요철 홈들 각각의 단면 형상은 서로 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치는 냉각 장치를 더 포함하고, 상기 열전 소자는 상기 고정 플레이트 및 상기 냉각 장치 사이에 배치되고, 상기 냉각 장치 내에는 액화 질소가 유동되는 유로가 형성되고, 상기 액화 질소에 의해서 상기 열전 소자에서 발생되는 열기가 냉각된다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 피고정 금속과 고정 플레이트 사이에 수분을 제공하고, 피고정 금속과 고정 플레이트 사이에 제공된 수분을 급냉시킴으로써, 피고정 금속을 고정 플레이트 상에 강하게 고정시킬 수 있고, 나아가 마그네트 척을 이용하여 금속을 고정할 수 없는 비철 금속도 고정 플레이트 상에 강하게 고정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 피고정 금속과 고정 플레이트 사이에 수분을 제공하고, 피고정 금속과 고정 플레이트 사이에 제공된 수분을 급냉시킴으로써, 피고정 금속을 고정 플레이트 상에 강하게 고정시킬 수 있고, 나아가 마그네트 척을 이용하여 금속을 고정할 수 없는 비철 금속도 고정 플레이트 상에 강하게 고정시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치(100)의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치(100)의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치(100)는 고정 플레이트(101), 열전 소자(102), 수분 제공부(302, 도 3a에 도시됨), 냉각 장치(105), 및 전원부(미도시)를 포함할 수 있다.
고정 플레이트(101)는 얇은 판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 고정 플레이트(101)는 평면 상에서 직사각형의 형상을 가지는 얇은 판일 수 있다. 고정 플레이트(101)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면 고정 플레이트(101)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 다만, 고정 플레이트(101)는 이에 한정되지 않으며, 다양한 종류의 금속 물질 및 이를 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 고정 플레이트(101) 상에는 고정하려는 금속(301, 도 3a에 도시됨, 이하 피고정 금속(301)이라 지칭)이 고정될 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 피고정 금속(301)은 고정 플레이트(101) 상에 고정될 수 있다. 피고정 금속(301)이 고정되는 과정에 대해서는 도 3a 및 도 3b에서 자세하게 서술하도록 한다.
고정 플레이트(101)는 후술할 열전 소자(102)와 접촉하는 제1 면(111) 및 외부로 노출되어 피고정 금속(301)과 접촉되는 제2 면(112)을 구비할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 면(111)은 고정 플레이트(101)의 하면일 수 있고, 제2 면(112)은 고정 플레이트(101)의 상면일 수 있다.
고정 플레이트(101)의 하측에는 열전 소자(102)가 배치될 수 있다. 열전 소자(102)는 전원부로부터 전압을 인가받을 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면 열전 소자(102)는 전원부로부터 직류 전압을 인가받아 구동될 수 있다. 열전 소자(102)는 전원부로부터 직류 전압을 인가 받게 되면, 펠티어 효과가 구현되도록 구성될 수 있다.
열전 소자(102)는 복수개로 제공될 수 있고, 열전 소자들(102) 사이에는 연결부(103)가 배치될 수 있다. 연결부(103)는 복수개로 제공될 수 있다. 연결부들(103) 각각은 열전 소자들(102)을 연결하여 열전 소자들(102) 각각이 원하는 온도 범위까지 냉각될 수 있도록 구성될 수 있다. 연결부들(103)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 연결부들(103)은 열 전도성이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다. 열전 소자들(102)은 연결부들(103)에 의해서 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 도 1 및 도 2에서 열전 소자(102)가 복수개인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않으며, 열전 소자(102)는 연결부(103)가 생략되어 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.
열전 소자(102)의 하측에는 냉각 장치(105)가 배치될 수 있다. 냉각 장치(105)는 열전 소자(102)의 하측으로 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 냉각 장치(105)는 열전 소자(102)의 하측에서 발생되는 열기를 냉각시킬 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 냉각 장치(105)는 펠티어 효과에 의해서 열전 소자(102)의 하측에서 발생되는 열기를 냉각시킬 수 있다. 본 발명의 일 예로, 도면에서는 상세하게 도시되지 않았지만 냉각 장치(105) 내에는 액화 질소가 유동되는 유로(미도시)가 형성될 수 있다. 액화 질소는 유로를 통해서 이동하면서 열전 소자(102)의 하부에서 발생되는 열기는 냉각할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 냉각 장치(105)는 열전 소자(102)의 하측에서 발생되는 열을 외부로 배출하는 송풍팬(미도시)을 포함할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 장치(100)가 피고정 금속(301)을 고정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면 수분 제공부(302)는 피고정 금속(301)을 고정 플레이트(101) 상에 고정시키기 위하여, 피고정 금속(301) 및 고정 플레이트(101) 사이에 수분(305)을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수분 제공부(302)는 피고정 금속(301) 및 고정 플레이트(101) 사이에 수분(305)을 분무 형태로 투여할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전술한 바와 같이 열전 소자(102)에 의해서 영향은 받아 냉각된 고정 플레이트(101)는 수분 제공부(302)에서 제공된 수분(305)을 급냉시킬 수 있다. 이렇게 급냉된 수분(305)에 의해서 피고정 금속(301)은 고정 플레이트(101) 상면에 고정될 수 있다. 즉, 피고정 금속(301)과 고정 플레이트(101) 사이에 제공된 수분(305)이 급냉되어 응결됨에 따라, 피고정 금속(301)이 고정 플레이트(101) 상에 고정될 수 있다. 피고정 금속(301)은 수분 제공부(302)에서 제공되는 수분(305)과 접촉될 수 있고, 고정 플레이트(101)와는 접촉되지 않은 상태로 고정 플레이트(101) 상에 고정될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 피고정 금속(301)은 수분 제공부(302)에서 제공되는 수분(305)에 접촉될 수 있고, 고정 플레이트(101)와도 접촉된 상태로 고정 플레이트(101) 상에 고정될 수 있다.
이처럼, 피고정 금속(301)과 고정 플레이트(101) 사이에 제공된 수분을 급냉시킴으로써, 피고정 금속(301)을 고정 플레이트(101) 상에 강하게 고정시킬 수 있고, 나아가 자성을 이용하여 금속을 고정할 수 없는 비철 금속의 경우에도 고정 플레이트(101) 상에 강하게 고정시킬 수 있다.
도 4a 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속 고정 장치(100)가 피고정 금속(301')을 고정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 고정 플레이트(101')에는 요철 홈(303)이 정의될 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 고정 플레이트(101')의 제2 면(112')에는 열전 소자(102) 측으로 요철 홈(303)이 정의될 수 있다. 도 4a에서는 요철 홈(303)의 단면 형상이 타원의 일부분의 형상을 가지는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않으며, 요철 홈(303)의 단면 형상은 직사각형, 원형의 일부분 등 다양할 수 있음은 물론이다. 요철 홈(303)은 복수개로 제공될 수 있다. 요철 홈들(303) 각각의 단면 형상은 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 요철 홈들(303) 중 일부의 요철 홈들(303)의 단면 형상은 원형의 일부분일 수 있고, 요철 홈들(303) 중 다른 일부의 요철 홈들(303)의 단면 형상은 직사각형일 수 있다.
피고정 금속(301')을 고정 시키기 위해서 수분 제공부(미도시)는 요철 홈(303)에 수분(305)을 제공할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이 요철 홈(303)에 수분(305)이 제공되고 피고정 금속(301')이 요철에 인입하게 되면, 고정 플레이트(101')에 의해서 요철 홈(303)에 제공된 수분(305)은 급냉되어 피고정 금속(301')이 요철 홈(303)에 인입된 상태로 고정될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서 설명한 내용과 마찬가지로, 도 4b에 도시된 바와 같이 피고정 금속(301')은 수분(305)과 접촉될 수 있고, 고정 플레이트(101')와는 접촉되지 않은 상태로 고정 플레이트(101') 상에 고정될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 피고정 금속(301')은 수분(305)과 접촉될 수 있고, 고정 플레이트(101')와도 접촉된 상태로 고정 플레이트(101') 상에 고정될 수 있다.
이처럼, 고정 플레이트(101')에 요철 홈(303)을 형성함으로써, 일반적인 판 모양의 피고정 금속(301, 도 3a에 도시됨) 뿐만 아니라, 뾰족한 핀 모양과 같은 특수한 형상을 가지고 있는 피고정 금속(301')까지도 고정 플레이트(101') 상에 고정시킬 수 있다. 나아가 앞서 언급한 바대로, 요철 홈들(303) 각각의 단면 형상을 서로 상이할 수 있는 바, 서로 상이한 형상을 가지는 피고정 금속들(301')을 동시에 고정 플레이트(101') 상에 고정시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 고정 방법의 순서도이다.
이하, 도 5에 대해서는 앞서 설명한 내용에서 중복되는 내용을 생략하고 설명하도록 한다.
도 3a, 도 3b 및 도 5를 참조하면, 먼저 고정 플레이트(101) 상에 피고정 금속(301)을 제공할 수 있다.(S501) 고정 플레이트(101) 상에 피고정 금속(301)이 제공되면, 수분 제공부(302)는 고정 플레이트(101) 및 피고정 금속(301) 사이에 수분(305)을 제공할 수 있다.(S502) 수분(305)이 제공되면, 전원부(미도시)는 열전 소자(102)에 전압을 제공하여, 열전 소자(102)를 구동시킬 수 있다.(S503) 본 발명의 일 예로, 열전 소자(102)는 펠티어 소자를 포함할 수 있다. 열전 소자(102)는 전원부로부터 전압을 제공받아 펠티어 효과를 발생시킬 수 있다.
펠티어 효과에 따라 고정 플레이트(101)는 냉각될 수 있다.(S504) 고정 플레이트(101)가 냉각됨으로써, S502 단계에서 제공된 수분(305)은 급냉될 수 있다.(S505) 이렇게 급냉된 수분에 의해서 피고정 금속(301)은 고정 플레이트(101)에 고정될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
101: 고정 플레이트 105: 냉각 장치
102: 열전 소자 301: 피고정 금속
103: 연결부 302: 수분 제공부

Claims (5)

  1. 전원부;
    상기 전원부로부터 전압을 인가받아 펠티어 효과를 구현하는 열전 소자;
    제1 면이 상기 열전 소자와 접촉하고, 상기 제1 면과 상이한 제2 면이 외부로 노출되는 고정 플레이트; 및
    상기 제2 면 상에 수분을 제공하는 수분 제공부를 포함하고,
    상기 열전 소자의 상기 펠티어 효과에 의해서 상기 고정 플레이트는 냉각되고 냉각된 상기 고정 플레이트는 상기 수분을 응결시켜 금속을 고정시키는 금속 고정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 면에는 상기 열전 소자 측으로 요철 홈이 정의되는 금속 고정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수분은 상기 요철 홈에 제공되는 금속 고정 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 요철 홈은 복수개로 제공되고,
    상기 요철 홈들 각각의 단면 형상은 서로 상이한 금속 고정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    냉각 장치를 더 포함하고,
    상기 열전 소자는 상기 고정 플레이트 및 상기 냉각 장치 사이에 배치되고,
    상기 냉각 장치 내에는 액화 질소가 유동되는 유로가 형성되고, 상기 액화 질소에 의해서 상기 열전 소자에서 발생되는 열기가 냉각되는 금속 고정 장치.

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