KR20200134778A - Cooling system for increasing cooling efficiency of thermoelectric element - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 냉각효율을 향상시키기 위한 냉각 시스템은, 발열면과 흡열면을 갖는 열전소자; 상기 열전소자의 흡열면에 밀착되며, 내부에 물이 순환하는 워터블록; 상기 열전소자의 발열면 측에 배치되는 히트싱크; 및 상기 히트싱크와 상기 열전소자 사이에 배치되는 방열필름;을 포함하며, 상기 히트싱크는, 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 길이 방향을 따라 형성된 중공부와 상기 중공부 내측 또는 외측 중 적어도 하나에 상기 중공부의 길이 방향을 따라 형성된 나선형 날개부를 포함하는 중공유닛; 상기 하우징 내부로 외기를 공급하는 송풍기; 및 상기 하우징 내부를 가습하는 가습 수단을 포함할 수 있다.A cooling system for improving cooling efficiency of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes: a thermoelectric device having a heating surface and a heat absorbing surface; A water block in close contact with the heat absorbing surface of the thermoelectric element and circulating water therein; A heat sink disposed on the heating surface side of the thermoelectric element; And a heat dissipating film disposed between the heat sink and the thermoelectric element, wherein the heat sink includes: a housing; A hollow unit disposed inside the housing and including a hollow portion formed along a length direction and a spiral wing portion formed along the length direction of the hollow portion at at least one of an inside or outside of the hollow portion; A blower for supplying outside air into the housing; And it may include a humidifying means for humidifying the inside of the housing.

Description

열전소자의 냉각 효율 향상을 위한 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR INCREASING COOLING EFFICIENCY OF THERMOELECTRIC ELEMENT}Cooling system for improving the cooling efficiency of thermoelectric elements{COOLING SYSTEM FOR INCREASING COOLING EFFICIENCY OF THERMOELECTRIC ELEMENT}

본 발명은 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전 소자의 냉각 효율 향상을 위한 냉각 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling system, and more particularly, to a cooling system for improving the cooling efficiency of a thermoelectric element.

열전소자는 전원공급에 의해 냉각 및/또는 가열되는 소자로서 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하며, 그 원리는 이종의 금속으로 루프를 형성하고 루프 중간에 전류를 흘리면 일측부에서는 열이 발생하고 그 반대부에서는 열을 흡수하는 현상을 이용하는 것이다.Thermoelectric elements are elements that are cooled and/or heated by power supply and use the Peltier effect. The principle is that when a loop is formed with a different kind of metal and current is passed in the middle of the loop, heat is generated in one side and the On the other side, it uses the phenomenon of absorbing heat.

한편, 열전소자의 발열면과 흡열면 사이의 온도 차이는 일정 수준으로 유지되도록 구성되는데, 발열면과 흡열면 사이의 온도 차이가 일정 수준 이상으로 벌이지기 힘들기 때문에 열전소자의 발열면 또는 흡열면의 온도와 주변 환경의 온도 차이가 크지 않으면 열교환 효율이 제한되는 단점이 있다.On the other hand, the temperature difference between the heating surface and the heat absorbing surface of the thermoelectric element is configured to be maintained at a certain level.Since the temperature difference between the heating surface and the heat absorbing surface is difficult to spread beyond a certain level, the heating surface or the heat absorbing surface of the thermoelectric element If the temperature difference between the temperature of and the surrounding environment is not large, the heat exchange efficiency is limited.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열전소자의 냉각 효율 향상을 위한 냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cooling system for improving cooling efficiency of a thermoelectric device.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 냉각효율을 향상시키기 위한 냉각 시스템은, 발열면과 흡열면을 갖는 열전소자; 상기 열전소자의 흡열면에 밀착되며, 내부에 물이 순환하는 워터블록; 상기 열전소자의 발열면 측에 배치되는 히트싱크; 및 상기 히트싱크와 상기 열전소자 사이에 배치되는 방열필름;을 포함하며, 상기 히트싱크는, 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 길이 방향을 따라 형성된 중공부와 상기 중공부 내측 또는 외측 중 적어도 하나에 상기 중공부의 길이 방향을 따라 형성된 나선형 날개부를 포함하는 중공유닛; 상기 하우징 내부로 외기를 공급하는 송풍기; 및 상기 하우징 내부를 가습하는 가습 수단을 포함할 수 있다.A cooling system for improving cooling efficiency of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes: a thermoelectric device having a heating surface and a heat absorbing surface; A water block in close contact with the heat absorbing surface of the thermoelectric element and circulating water therein; A heat sink disposed on the heating surface side of the thermoelectric element; And a heat dissipating film disposed between the heat sink and the thermoelectric element, wherein the heat sink comprises: a housing; A hollow unit disposed inside the housing and including a hollow portion formed along a length direction and a spiral wing portion formed along the length direction of the hollow portion at at least one of an inside or outside of the hollow portion; A blower for supplying outside air into the housing; And it may include a humidifying means for humidifying the inside of the housing.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은, 열전소자의 발열면 측에 배치된 히트싱크의 하우징 내부에서, 가습 수단에 의해 제공된 수분이 나선형 날개부를 포함하는 중공유닛 상에 비산되도록 하여 하우징과의 단위시간당 충돌량을 높일 수 있다. In the cooling system according to an embodiment of the present invention, the moisture provided by the humidifying means is scattered on the hollow unit including the spiral wing in the interior of the housing of the heat sink disposed on the heating surface side of the thermoelectric element. The amount of collision per unit time can be increased.

이로써, 히트싱크의 방열효율이 극대화됨에 따라 열전소자 발열면 온도를 낮게 유지할 수 있으며, 이에 따라 열전소자의 흡열면도 지속적으로 낮은 상태의 온도로 효율적으로 유지될 수 있으므로, 전체적으로 열전소자의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, as the heat dissipation efficiency of the heat sink is maximized, the temperature of the heating surface of the thermoelectric element can be kept low. Accordingly, the heat absorbing surface of the thermoelectric element can be efficiently maintained at a consistently low temperature, thereby improving the cooling efficiency of the thermoelectric element as a whole. There is an advantage that can be improved.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템을 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도이다.1A and 1B are a front view and a side view schematically showing a cooling system according to an embodiment of the present invention, respectively.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, terms used in the present specification are for explaining embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements, and/or elements, steps, actions and/or elements mentioned. Or does not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. The terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another component.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템을 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도이다.1A and 1B are a front view and a side view schematically showing a cooling system according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템(100)은, 열전소자(10)의 냉각효율을 향상시키기 위한 냉각시스템에 관한 것으로, 열전소자(10), 워터블록(20), 히트싱크(30) 및 방열필름(40)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cooling system 100 according to an embodiment of the present invention relates to a cooling system for improving cooling efficiency of a thermoelectric device 10, and a thermoelectric device 10 and a water block 20 , May include a heat sink 30 and a heat radiation film 40.

열전소자(10)는 전원공급에 의해 냉각 및/또는 가열되는 소자로서, 펠티어 소자(Peltier element)일 수 있다. 이러한 펠티어 소자는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하는 것으로 그 원리는 이종의 금속으로 루프를 형성하고 루프 중간에 전류를 흘리면 발열면(11)에서는 열이 발생하고 발열면(11) 반대측의 흡열면(12)에서는 열을 흡수하는 현상을 이용하는 것이다. 냉각시스템(100)은 열전소자(10)에 전원공급을 할 수 있는 전원부(미도시)를 포함할 수 있다.The thermoelectric element 10 is an element that is cooled and/or heated by power supply, and may be a Peltier element. Such a Peltier element uses the Peltier effect. The principle is that when a loop is formed with a different type of metal and a current is passed in the middle of the loop, heat is generated on the heating surface 11 and the heat absorbing surface on the opposite side of the heating surface 11 ( In 12), the phenomenon of absorbing heat is used. The cooling system 100 may include a power supply (not shown) capable of supplying power to the thermoelectric element 10.

워터블록(20)은 상기 열전소자(10)의 흡열면(12)에 밀착되며, 그 내부에 물이 순환할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 워터블록(20)의 외연은 열전도율이 높은 금속, 예를 들어, 구리 또는 구리 합금으로 제조될 수 있다. 열전소자(10)의 흡열면(12)은 워터블록(20)에 밀착되어 워터블록(20)의 외연 및 내부에서 수환하는 물을 빠르게 냉각할 수 있다.The water block 20 is in close contact with the heat absorbing surface 12 of the thermoelectric element 10 and may have a structure in which water can circulate. The outer edge of the water block 20 may be made of a metal having high thermal conductivity, for example, copper or a copper alloy. The heat absorbing surface 12 of the thermoelectric element 10 is in close contact with the water block 20 to quickly cool the water returned from the outer edge and the inside of the water block 20.

히트싱크(30)는 열전소자(10)의 발열면(11) 측에 배치될 수 있다.The heat sink 30 may be disposed on the side of the heating surface 11 of the thermoelectric element 10.

방열필름(40)은 열전소자(10)의 발열면(11)에서 발생하는 열을 히트싱크(30)에 빠르게 전달시키기 위해, 히트싱크(30)와 열전소자(10) 사이에 배치될 수 있으며, 그라파이터 소재가 이용될 수 있다. 방열필름(40)은 열전소자(10)의 발열면(11)에 넓게 부착 배치되어 열전소자(10)의 발열면(11)과 히트싱크(30) 사이에서 각각에 대해 접촉면적이 넓게 형성되어 열전달효율이 높아질 수 있다.The heat dissipation film 40 may be disposed between the heat sink 30 and the thermoelectric element 10 in order to quickly transfer heat generated from the heating surface 11 of the thermoelectric element 10 to the heat sink 30. , Graphite material may be used. The heat dissipation film 40 is widely attached and disposed on the heating surface 11 of the thermoelectric element 10 to form a wide contact area between the heating surface 11 and the heat sink 30 of the thermoelectric element 10. Heat transfer efficiency can be increased.

히트싱크(30)는 하우징(31), 중공유닛(32), 송풍기(34) 및 가습 수단(33)을 포함할 수 있다.The heat sink 30 may include a housing 31, a hollow unit 32, a blower 34, and a humidifying means 33.

하우징(31)은 열전도율이 높은 금속, 예를 들어, 구리 또는 구리 함급으로 제조될 수 있다. 하우징(31)은 내부 공간이 형성되어 있는 구조체일 수 있다.The housing 31 may be made of a metal having high thermal conductivity, for example, copper or copper-containing. The housing 31 may be a structure in which an inner space is formed.

중공유닛(32)은 하우징(31) 내부에 배치될 수 있다. 이러한 중공유닛(32)은 하우징(31) 내부에 일 방향의 연장 방향을 따라 형성된 중공부와 중공부 내측 또는 외측 중 적어도 하나에 중공부의 연장 방향을 따라 형성된 나선형 날개부를 포함할 수 있다.The hollow unit 32 may be disposed inside the housing 31. The hollow unit 32 may include a hollow portion formed along an extension direction in one direction inside the housing 31 and a spiral wing portion formed along the extension direction of the hollow portion at least one of an inside or outside of the hollow portion.

송풍기(34)은 하우징(31) 외부에 배치되어 팬의 회전에 의해 하우징(31) 내부로 외기를 공급할 수 있다.The blower 34 is disposed outside the housing 31 and may supply outside air into the housing 31 by rotation of the fan.

중공유닛(32)의 나선형 날개부는 그 구조상 송풍기(34)에 의해 하우징(31) 외부로부터 공급되는 외기에 토네이도와 같은 와류를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 와류는 유속을 높이고, 이에 따라 외기 유입량을 향상시켜 전체적으로 하우징(31)을 빠르게 냉각시킬 수 있다.The spiral blade portion of the hollow unit 32 may form a vortex such as a tornado in the outside air supplied from the outside of the housing 31 by the blower 34 due to its structure. The eddy current formed in this way increases the flow velocity, thereby improving the amount of outside air inflow, so that the entire housing 31 can be quickly cooled.

가습 수단(33)은 하우징(31) 내부를 가습하는 수단으로서, 하우징(31)을 빠르게 냉각하기 위해 하우징(31) 내부에 수분을 공급하는 수단일 수 있다. 가습 수단(33)은 예를 들어, 가습기 등에서 사용되는 필터일 수 있으며, 워터블록(20) 또는 별도의 수조(미도시)로부터 삼투압현상에 의해 수분을 공급받을 수 있다. 이렇게 공급된 수분은 중공유닛(32)에 의해 형성된 와류에 의해 비산되면서 하우징(31) 내부와 충돌될 수 있다.The humidifying means 33 is a means for humidifying the inside of the housing 31, and may be a means for supplying moisture into the housing 31 in order to quickly cool the housing 31. The humidification means 33 may be, for example, a filter used in a humidifier, and may be supplied with moisture from the water block 20 or a separate water tank (not shown) by osmotic pressure. The moisture supplied in this way may collide with the interior of the housing 31 while being scattered by the eddy current formed by the hollow unit 32.

즉, 가습 수단(33)에 의해 제공된 수분은 중공유닛(32) 및 송풍기(34)에 의해 비산되어 하우징(31)과의 단위시간당 충돌량을 높일 수 있다. That is, the moisture provided by the humidifying means 33 may be scattered by the hollow unit 32 and the blower 34, thereby increasing the amount of collision with the housing 31 per unit time.

이로써, 히트싱크(30)의 방열효율이 극대화됨에 따라 열전소자(10) 발열면(11) 온도를 낮게 유지할 수 있으며, 이에 따라 열전소자(10)의 흡열면(12)도 지속적으로 낮은 상태의 온도로 효율적으로 유지될 수 있으므로, 전체적으로 열전소자(10)의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, as the heat dissipation efficiency of the heat sink 30 is maximized, the temperature of the heating surface 11 of the thermoelectric element 10 can be kept low. Accordingly, the heat absorbing surface 12 of the thermoelectric element 10 is also continuously low. Since it can be efficiently maintained at temperature, there is an advantage of improving the cooling efficiency of the thermoelectric element 10 as a whole.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the gist and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims will include such modifications or variations as long as they fall within the gist of the present invention.

100: 냉각 시스템 10: 열전소자
11: 발열면 12: 흡열면
20: 워터블록 30: 히트싱크
31: 하우징 32: 중공유닛
33: 가습 수단 34: 송풍기
40: 방열필름100: cooling system 10: thermoelectric element
11: heating side 12: heat absorbing side
20: water block 30: heat sink
31: housing 32: hollow unit
33: humidification means 34: blower
40: heat dissipation film

Claims (1)

발열면과 흡열면을 갖는 열전소자;
상기 열전소자의 흡열면에 밀착되며, 내부에 물이 순환하는 워터블록;
상기 열전소자의 발열면 측에 배치되는 히트싱크; 및
상기 히트싱크와 상기 열전소자 사이에 배치되는 방열필름;을 포함하며,
상기 히트싱크는,
하우징;
상기 하우징 내부에 배치되며, 연장 방향을 따라 형성된 중공부와 상기 중공부 내측 또는 외측 중 적어도 하나에 상기 중공부의 연장 방향을 따라 형성된 나선형 날개부를 포함하는 중공유닛;
상기 하우징 내부로 외기를 공급하는 송풍기;
상기 하우징 내부를 가습하는 가습 수단을 포함하는, 열전소자의 냉각효율을 향상시키기 위한 냉각 시스템.
A thermoelectric element having a heating surface and a heat absorbing surface;
A water block in close contact with the heat absorbing surface of the thermoelectric element and circulating water therein;
A heat sink disposed on the heating surface side of the thermoelectric element; And
Includes; a heat dissipating film disposed between the heat sink and the thermoelectric element,
The heat sink,
housing;
A hollow unit disposed inside the housing and including a hollow portion formed along an extension direction and a spiral wing portion formed along an extension direction of the hollow portion at least one of an inside or outside of the hollow portion;
A blower for supplying outside air into the housing;
A cooling system for improving the cooling efficiency of the thermoelectric element, comprising a humidifying means for humidifying the inside of the housing.
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