KR20210043476A - energy harvesting cooling system using self-generated power of thermoelement - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy harvesting cooling system using the self-generated power of a thermoelement. The energy harvesting cooling system using the self-generated power of a thermoelement comprises: a cooling body disposed on one side of a heating element and through which cooling water passes; a thermoelement disposed between the heating element and the cooling body and generating a current corresponding to a temperature difference between the heating element and the cooling body; a water tank for storing coolant; a water pump operated by the current provided from the thermoelement to circulate the cooling water stored in the water tank to be supplied to the cooling body; a heat dissipation radiator for cooling the temperature of the coolant that has passed through the cooling body, and a heat dissipation fan motor that operates by the current provided from the thermoelement to operate the heat dissipation radiator.

Description

열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템{energy harvesting cooling system using self-generated power of thermoelement} Energy harvesting cooling system using self-generated power of thermoelement}

본 발명은 열전 소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element.

열전소자는 2가지 기능을 갖는다. 하나는, 직류전원을 통하게 하면 한 쪽 방향으로 열을 전달시켜 양쪽에 온도 차이를 발생시켜 한 쪽은 차갑게, 다른 한 쪽은 뜨겁게 하는 기능을 한다. 또 다른 하나는 양 쪽에 온도 차이를 나게 하면 자체에 전류가 발생, 발전 기능을 한다.The thermoelectric element has two functions. One is, when direct current power is applied, heat is transferred in one direction and a temperature difference is generated on both sides, so that one is cold and the other is hot. The other is that when there is a temperature difference between both sides, a current is generated in itself and it functions as a power generation.

기존에는 열전소자에 전류를 흐르게 하여 발생하는 양면의 온도 차이를 이용한 냉각(쿨링)과 온열(워밍) 기능만을 활용하였다. 이러한 외부의 온도 차이를 이용한 발전은, 저전류 및 저전압으로 기능하는 LED등의 조명, 발전소 등에서 방류되는 뜨거운 냉각수를 이용한 보조 발전기 등에 사용되었다.Previously, only the cooling (cooling) and heating (warming) functions were utilized using the temperature difference between the two sides generated by flowing current through the thermoelectric element. Power generation using such an external temperature difference has been used for lighting such as LEDs functioning with low current and low voltage, auxiliary generators using hot coolant discharged from power plants, and the like.

그러나 열전소자의 두 가지 기능, 즉 냉각기능과 발전기능을 사용하여 외부 에너지 공급 없이 냉각이 필요한 발열하는 물체(변압기나 전기 전자 제품 또는 부품)등을 쿨링할 수 있는 시스템이 필요하다.However, there is a need for a system capable of cooling heat-generating objects (transformers, electric and electronic products, or parts) that require cooling without external energy supply by using two functions of a thermoelectric device, namely, a cooling function and a power generation function.

본 발명은 발열체에 대한 쿨링시에 열전소자의 자가발전전력을 이용하여 자체 구동하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 제공하는 것이다.The present invention provides an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element that is self-driving by using self-generated power of a thermoelectric element when cooling a heating element.

또한 본 발명은 발열체의 과열에 의한 발생되는 문제를 방지할 수 있는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element capable of preventing a problem caused by overheating of a heating element.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 발열체의 일면에 배치되고 내부로 냉각수가 관통하는 냉각체, 상기 발열체와 상기 냉각체 사이에 배치되고, 상기 발열체와 상기 냉각체 간의 온도차에 대응하는 전류를 발생시키는 열전소자, 냉각수를 저장하는 워터탱크, 상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 워터탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각체에 공급되게 순환시키는 워터펌프, 상기 냉각체를 관통한 냉각수의 온도를 냉각시키는 방열라디에이터, 그리고 상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 방열라디에이터를 동작시키는 방열팬 모터를 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 제공한다.According to an embodiment for achieving the above-described technical problem, the present invention is a cooling element disposed on one surface of the heating element and passing coolant therethrough, disposed between the heating element and the cooling element, and between the heating element and the cooling element. A thermoelectric element generating a current corresponding to a temperature difference, a water tank storing cooling water, a water pump circulating the cooling water stored in the water tank to be supplied to the cooling body by operating by the current provided from the thermoelectric element, the cooling body An energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element including a heat radiating radiator that cools the temperature of the cooling water passing through and a heat radiating fan motor that operates by a current provided from the thermoelectric element to operate the heat radiating radiator. to provide.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은 발열체의 일면에 배치되고 내부로 냉각수가 관통하는 냉각체, 상기 발열체와 상기 냉각체 사이에 배치되고, 상기 발열체와 상기 냉각체 간의 온도차에 대응하는 전류를 발생시키는 열전소자, 냉각수를 저장하는 워터탱크, 상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 워터탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각체에 공급되게 순환시키는 워터펌프, 상기 냉각체를 관통한 냉각수의 온도를 냉각시키는 방열라디에이터, 상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 방열라디에이터를 동작시키는 방열팬 모터, 비상전원을 제공하는 비상전원장치, 그리고 상기 열전소자에서 발생된 전류를 입력받아 상기 워터탱크와 상기 워터펌프에 선택적으로 제공하고, 상기 발열체의 온도가 설정된 운용온도 이상이면 상기 비상전원을 상기 열전소자에 제공하여 상기 열전소자를 냉각시키는 전원조절장치를 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 제공한다.According to another embodiment for achieving the above-described technical problem, the present invention is a cooling element disposed on one surface of the heating element and passing cooling water therethrough, disposed between the heating element and the cooling element, and between the heating element and the cooling element. A thermoelectric element generating a current corresponding to a temperature difference, a water tank storing cooling water, a water pump circulating the cooling water stored in the water tank to be supplied to the cooling body by operating by the current provided from the thermoelectric element, the cooling body A radiating radiator that cools the temperature of the cooling water passing through the radiator, a radiating fan motor that operates by a current provided from the thermoelectric element to operate the radiating radiator, an emergency power supply device that provides emergency power, and a current generated from the thermoelectric element. A thermoelectric element including a power control device that receives input and selectively provides it to the water tank and the water pump, and cools the thermoelectric element by providing the emergency power to the thermoelectric element when the temperature of the heating element is higher than or equal to a set operating temperature. Provides an energy harvesting cooling system using self-generated power.

본 발명의 실시 예에 따른 쿨링 시스템은 상기 발열체와 상기 열전소자 사이에 배치되어 상기 열전소자를 보호하면서 상기 발열체의 열을 고르게 전달하는 열전달판을 더 포함할 수 있다.The cooling system according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a heat transfer plate disposed between the heating element and the thermoelectric element to protect the thermoelectric element while evenly transferring heat from the heating element.

상기 열전소자는 복수개로 구성되고, 상기 냉각체는 상기 열전소자와 동일한 개수로 구성되며, 하나의 냉각체가 하나의 열전소자에 배치될 수 있다.The thermoelectric element may be composed of a plurality, the cooling body may be configured in the same number as the thermoelectric element, and one cooling body may be disposed in one thermoelectric element.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 열전소자의 두 가지 기능, 즉 냉각기능과 발전기능을 사용하여 외부 에너지 공급 없이 냉각이 필요한 발열하는 물체 즉, 발열체를 쿨링할 수 있다. 또한, 추가적으로 비상전원을 구비함으로써 발열체의 비이상적인 발열 시 열전소자에 전원을 인가하여 쿨링 능력을 증대시킬 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, two functions of the thermoelectric element, that is, a cooling function and a power generation function, can be used to cool a heating object that needs cooling, that is, a heating element without external energy supply. In addition, by providing an additional emergency power source, it is possible to increase the cooling capacity by applying power to the thermoelectric element when abnormal heat generation of the heating element occurs.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 시스템에서 전원조절장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 실제 구현한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템에서 열전소자와 주변 구성을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템에서 열전소자와 주변 구성의 분해 사시도이다.1 is a block diagram of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a power control device in a cooling system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an actual implementation of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a thermoelectric element and a peripheral configuration in an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view of a thermoelectric device and a peripheral configuration in an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 설명한다. 그리고 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 '쿨링 시스템'으로 약칭한다.Hereinafter, an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention will be abbreviated as a'cooling system'.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 화살표 a로 표기된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 발열체(10)의 표면에 접촉된 열전소자(20)와, 열전소자(20)의 표면에 접촉된 냉각체(30)를 포함한다. 상기에서 발열치(10)는 변압기나 전기 전자 제품 또는 부품 등 일 수 있다.Referring to FIG. 1, as indicated by arrow a, the cooling system 100 according to the embodiment of the present invention has a thermoelectric element 20 in contact with the surface of the heating element 10 and a contact with the surface of the thermoelectric element 20. It includes the cooled body 30. In the above, the heating value 10 may be a transformer, an electric/electronic product, or a component.

상기와 같이 발열체(10)와 열전소자(20) 및 냉각체(30)가 구성되면, 발열체(10)에서 열이 열전소자(20)를 통해 냉각체(30)에 전달되어 냉각되고, 열전소자(20)에서는 발전 원리에 따라 발열체(10)와 냉각체(30) 간의 온도 차이에 비례하는 DC 전류가 발생하게 된다.When the heating element 10, the thermoelectric element 20, and the cooling element 30 are configured as described above, heat from the heating element 10 is transferred to the cooling element 30 through the thermoelectric element 20 to be cooled, and the thermoelectric element In (20), a DC current proportional to the temperature difference between the heating element 10 and the cooling element 30 is generated according to the power generation principle.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 냉각체(30) 내부로 냉각수를 공급하기 위한 워터탱크(40)와 워터펌프(60)를 가지며, 냉각체(30)를 통과하여 온도가 상승된 냉각수를 식히기 위한 방열라디에이터(70)와 방열팬 모터(80)를 가진다.On the other hand, the cooling system 100 according to an embodiment of the present invention has a water tank 40 and a water pump 60 for supplying cooling water into the cooling body 30, the temperature passing through the cooling body 30 Has a radiating radiator 70 and a radiating fan motor 80 for cooling the elevated cooling water.

워터탱크(40)는 냉각수를 저장하는 용기이고, 워터펌프(50)는 워터탱크에 저장된 냉각수를 압력에 의해 외부로 순환하게 하는 기계장치이다. 그리고, 방열라디에이터(70)는 유입되는 냉각수를 방열하여 냉각수의 온도를 낮추는 장치이고, 방열팬 모터(80)는 방열라디에이터(70)의 방열 동작하게 하는 모터이다.The water tank 40 is a container for storing cooling water, and the water pump 50 is a mechanical device that circulates the cooling water stored in the water tank to the outside by pressure. In addition, the heat radiating radiator 70 is a device that heats the incoming coolant to lower the temperature of the coolant, and the heat radiating fan motor 80 is a motor that causes the radiating radiator 70 to radiate heat.

워터펌프(60)와 방열팬 모터(80)는 동작을 위하여 전원을 필요로 하는데, 열전소자(20)에서 발생된 DC 전류를 전원으로 하여 동작한다.The water pump 60 and the heat dissipation fan motor 80 require power for operation, and operate by using a DC current generated from the thermoelectric element 20 as a power source.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 열전소자(20)에 의해 DC 전류가 생성되면, 워터펌프(60)와 방열팬 모터(80)가 동작하고, 그에 따라 워터탱크(50)에 보관중인 냉각수가 냉각체(30) 내부로 유입되어 냉각체(30)를 일정 온도로 유지시킨다.Therefore, in the cooling system 100 according to an embodiment of the present invention, when a DC current is generated by the thermoelectric element 20, the water pump 60 and the heat dissipation fan motor 80 operate, and accordingly, the water tank 50 The cooling water stored in) flows into the cooling body 30 to maintain the cooling body 30 at a constant temperature.

그리고 냉각체(30) 내부를 순환하고 배출된 냉각수는 발열체(10)의 열에 의해 온도가 상승한 상태로 방열라디에이터(70)에 유입되고 방열라이에이터(70)의 방열 동작에 따라 온도가 상승된 냉각수가 정상 온도로 냉각되어 다시 워터탱크(50)에 유입된다.And the cooling water circulating and discharged from the inside of the cooling body 30 flows into the radiating radiator 70 in a state in which the temperature is increased by the heat of the heating element 10, and the temperature is increased according to the radiating operation of the radiating radiator 70. Is cooled to a normal temperature and flows into the water tank 50 again.

이러한 냉각수의 순환에 따라서, 발열체(10)가 일정한 온도 범위를 가지는 경우에는 냉각체(30)와 발열체(10) 간의 온도 차이가 설정범위 온도를 유지하게 되어 열전소자(20)에서 발생되는 전류가 설정 범위 내로 안정적으로 공급된다.According to the circulation of the cooling water, when the heating element 10 has a certain temperature range, the temperature difference between the cooling body 30 and the heating element 10 maintains the set range temperature, so that the current generated in the thermoelectric element 20 is reduced. It is supplied stably within the set range.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 시스템(100)은 도 1에서 b로 표기된 바와 같이, 발열체(10)의 표면에 접촉된 열전달판(40), 열전달판(40)의 표면에 접촉된 열전소자(20)와, 열전소자(20)의 표면에 접촉된 냉각체(30)로 구성될 수 있다.On the other hand, the cooling system 100 according to the embodiment of the present invention is a heat transfer plate 40 in contact with the surface of the heating element 10, and a heat transfer in contact with the surface of the heat transfer plate 40, as indicated by b in FIG. It may be composed of an element 20 and a cooling body 30 in contact with the surface of the thermoelectric element 20.

여기서, 열전달판(40)은 열전소자(20)가 발열체(10)의 표면에 바로 접촉하여 부착하는 경우에 열전소자(20)가 쉽게 파손되거나 수명이 떨어질 수 있으므로, 이를 보호하면서 발열체(10)의 열이 고르게 확산 전달할 수 있게 한다.Here, when the heat transfer plate 40 is attached by direct contact with the surface of the heating element 10, the heat transfer plate 40 can be easily damaged or shortened its life. It allows the heat to spread evenly and transfer.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면 본 발명의 제2 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구성에 더하여 전원조절장치(100)와 비상전원장치(200)를 더 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the cooling system 100 according to the second embodiment of the present invention further includes a power control device 100 and an emergency power supply 200 in addition to the configuration according to the first embodiment of the present invention. do.

전원조절장치(100)와 비상전원장치(200)는 발열체(10)의 온도가 고온 즉, 설정된 운용온도 이상으로 상승하는 경우를 대비하기 위한 것이다.The power control device 100 and the emergency power supply device 200 are intended to prepare for a case in which the temperature of the heating element 10 rises above a high temperature, that is, a set operating temperature.

발열체(10)의 온도가 운용온도 이상으로 고온이 되면 주변 부품이나 전선 등을 파손시킬 우려가 발생하게 되고, 냉각체(30)와 발열체(30) 간의 차이 온도가 커져서 열전소자(20)에서 발생되는 DC 전류가 안정적이지 않게 된다.When the temperature of the heating element 10 becomes higher than the operating temperature, there is a concern that the surrounding parts or wires may be damaged, and the difference temperature between the cooling element 30 and the heating element 30 increases, resulting in the occurrence of the thermoelectric element 20 The resulting DC current becomes unstable.

이에 따라, 발열체(10)의 온도가 운용온도 이상으로 고온이 되면 전원조절장치(100)는 비상전원장치(200)의 전원을 열전소자(20)에 공급하여 열전소자(20)를 냉각시켜 열전소자(20)가 쿨링 기능을 수행하게 함으로써, 더 많은 발열체(10)의 열을 흡수 방출하게 한다.Accordingly, when the temperature of the heating element 10 becomes high above the operating temperature, the power control device 100 supplies power from the emergency power supply device 200 to the thermoelectric element 20 to cool the thermoelectric element 20 to cool the thermoelectric element. By allowing the element 20 to perform a cooling function, more heat of the heating element 10 is absorbed and released.

전원조절장치(100)는 열전소자(20)에서 발생되는 전원을 워터펌프(60) 및 방열팬 모터(80)에 공급하는 상태에서 비상전원장치(200)의 비상전원을 열전소자(20)로 공급하도록 하거나, 열전소자(20)에서 발생되는 전원이 워터펌프(60) 및 방열팬 모터(80)에 공급되지 않게 차단한 상태에서 비상전원장치(200)의 비상전원을 열전소자(20)로 공급하도록 할 수 있다.The power control device 100 supplies emergency power from the emergency power supply device 200 to the thermoelectric device 20 in a state in which power generated from the thermoelectric device 20 is supplied to the water pump 60 and the heat dissipation fan motor 80. The emergency power of the emergency power supply 200 is transferred to the thermoelectric element 20 in a state in which the power generated from the thermoelectric element 20 is blocked from being supplied to the water pump 60 and the heat dissipation fan motor 80. Can be supplied.

이러한 전원조절장치(100)의 동작을 위하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 열전소자(20)에서 발생되는 전원이 전원조절장치(10)에 제공되도록 하고, 전원조절장치(10)의 제어에 따라 열전소자(20)의 전원이 워터펌프(60)와 방열팬 모터(80)에 공급 또는 차단되도록 구성되어 진다.For the operation of the power control device 100, the cooling system 100 according to the second embodiment of the present invention allows the power generated from the thermoelectric element 20 to be provided to the power control device 10, and regulates power. According to the control of the device 10, the power of the thermoelectric element 20 is configured to be supplied or cut off to the water pump 60 and the heat dissipation fan motor 80.

그리고 전원조절장치(100)는 열전소자(20)에서 발생된 전류를 입력받아 워터탱크(60)와 워터펌프(80)에 선택적으로 제공하도록 할 수 있다. In addition, the power control device 100 may receive the current generated from the thermoelectric element 20 and selectively provide it to the water tank 60 and the water pump 80.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 시스템에서 전원조절장치의 블록 구성도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원조절장치(100)는 온도센서(110), 제어부(120), 절환부(130)를 포함한다.3 is a block diagram of a power control device in a cooling system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a power control device 100 according to an embodiment of the present invention includes a temperature sensor 110, a control unit 120, and a switching unit 130.

온도센서(110)는 발열체(110)에 설치되거나 발열체(10) 부근에 설치되어 발열체(10)의 발열 온도를 센싱하고, 센싱한 정보를 제어부(120)에 제공하며, 제어부(120)는 센싱한 온도 정보를 통해 발열체(10)의 온도를 파악한다. 한편 온도센서(110) 대신에 온도측정기를 사용할 수 있다. 이 경우에 온도측정기는 발열체(10)의 온도를 측정하여 제어부(120)에 알린다.The temperature sensor 110 is installed on the heating element 110 or installed near the heating element 10 to sense the heating temperature of the heating element 10 and provide the sensed information to the control unit 120, and the control unit 120 senses The temperature of the heating element 10 is determined through one temperature information. Meanwhile, a temperature measuring device may be used instead of the temperature sensor 110. In this case, the temperature measuring instrument measures the temperature of the heating element 10 and notifies the controller 120.

제어부(120)는 발열체(10)의 온도를 파악하면 설정된 운용온도와 비교하여 운용온도 이상인지를 판단하며, 발열체(10)의 온도가 운용온도 이상이라고 판단하면 비상전원장치(200)를 동작시켜 비상전원장치(200)의 비상전원이 절환부(130)를 통해 열전소자(20)에 공급되게 한다.When the control unit 120 determines the temperature of the heating element 10, it compares with the set operating temperature to determine whether it is above the operating temperature, and when it determines that the temperature of the heating element 10 is higher than the operating temperature, the emergency power supply 200 is operated. The emergency power of the emergency power supply device 200 is supplied to the thermoelectric element 20 through the switching unit 130.

열전소자(20)에서 공급되는 전원을 차단하고 비상전원이 열전소자(20)에 공급되게 하는 경우에, 제어부(120)는 절환부(130)의 동작을 제어하여 열전소자(20)에서 절환부(130)를 통해 냉각펌프(60) 및 방열팬 모터(80)에 공급되는 전원을 차단하고, 비상전원장치(200)에서 절환부(130)를 통해 열전소자(20)로 공급되는 비상전원만 공급되게 한다.When the power supplied from the thermoelectric element 20 is cut off and emergency power is supplied to the thermoelectric element 20, the control unit 120 controls the operation of the switching unit 130 to control the switching unit in the thermoelectric element 20. Shut off the power supplied to the cooling pump 60 and the heat dissipation fan motor 80 through 130, and only emergency power supplied from the emergency power supply 200 to the thermoelectric element 20 through the switching unit 130 Let it be supplied.

절환부(130)는 열전소자(20), 냉각펌프(60), 방열팬 모터(80) 및 비상전원장치(200)와 전선으로 연결되어 있고, 내부에 절환 스위치가 구비되어 입력되는 전원에 대한 출력 방향을 조절할 수 있게 구성되어 있다. 절환부(130)의 절환 스위치에 대한 동작은 제어부(120)의 제어에 따라 이루어진다.The switching unit 130 is connected to the thermoelectric element 20, the cooling pump 60, the heat dissipation fan motor 80, and the emergency power supply device 200 by wires. It is configured to be able to adjust the output direction. The operation of the switching switch of the switching unit 130 is performed under the control of the controller 120.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조로 하여 실제 구현된 쿨링 시스템(100)을 설명한다.Hereinafter, the actual implemented cooling system 100 will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템을 실제 구현한 도면으로, 전원조절장치(100)와 비상전원장치(200) 및 열전달판(40)이 구비된 본 발명의 제2 실시 예에 대한 것이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템에서 열전소자와 주변 구성을 보인 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템에서 열전소자와 주변 구성의 분해 사시도이다.4 is a diagram showing an actual implementation of an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention. A power control device 100, an emergency power supply device 200, and a heat transfer plate 40 are shown in FIG. It is for the second embodiment of the present invention provided. 5 is a view showing a thermoelectric element and a peripheral configuration in an energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a self-generated power of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view of a thermoelectric element and surrounding components in an energy harvesting cooling system using

본 발명의 실시 예에 따른 쿨링 시스템(100)은 발열체(10) 상에 설치되는 하나의 열전달판(40)을 구비하고, 열전달판(40) 상에 복수개가 설치된 열전소자(20)를 가진다. 물론 열전달판(40)은 열전소자(20)에 대응하여 복수개로 구성될 수 있다.The cooling system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes one heat transfer plate 40 installed on the heating element 10, and a plurality of thermoelectric elements 20 installed on the heat transfer plate 40. Of course, the heat transfer plate 40 may be configured in plural corresponding to the thermoelectric element 20.

복수의 열전소자(20) 각각은 출력 및 입력 전선을 구비하고 입력 및 출력 전선은 전원조절장치(100)의 절환부(130)에 연결되고, 열전소자(20)의 출력 전선은 냉각펌프(60)와 방열팬 모터(80)의 전원부(미도시)에 연결된다. 그리고 열전소자의 입력 전선은 절환부(130)를 통해 비상전원장치(200)와 연결된다.Each of the plurality of thermoelectric elements 20 has an output and an input wire, the input and output wires are connected to the switching part 130 of the power control device 100, and the output wire of the thermoelectric device 20 is a cooling pump 60 ) And the heat dissipation fan motor 80 is connected to the power supply (not shown). In addition, the input wire of the thermoelectric element is connected to the emergency power supply 200 through the switching unit 130.

냉각체(30)는 설치된 열전소자(20)의 개수와 동일한 개수로 구성되고, 하나의 냉각체(30)는 하나의 열전소자(20) 상에 설치된다. 이때 냉각체(30)는 열전소자(20)와 볼트 체결이나 나사 체결 등으로 체결될 수 있으나, 볼트 또는 나사 체결시에 열전소자(20)가 파손될 수 있으므로 열전소자(20)를 감싸듯이 체결된다. 그리고 냉각체(30)가 열전소자(20)와 안정적으로 체결될 수 있도록 냉각체 고정판(31)이 냉각체(30) 상단에서 가압하여 고정된다. 냉각체(30)는 내부에 냉각수가 전체 면적에 고르게 순환할 수 있는 순환로(미도시)를 구비하고 있다.The cooling body 30 is composed of the same number as the number of thermoelectric elements 20 installed, and one cooling body 30 is installed on one thermoelectric element 20. At this time, the cooling body 30 may be fastened to the thermoelectric element 20 by bolting or screwing, but the thermoelectric element 20 may be damaged when bolted or screwed, so it is fastened to wrap around the thermoelectric element 20. . In addition, the cooling body fixing plate 31 is fixed by pressing at the top of the cooling body 30 so that the cooling body 30 can be stably fastened to the thermoelectric element 20. The cooling body 30 has a circulation path (not shown) in which the cooling water can evenly circulate over the entire area.

워터탱크(50)의 냉각수는 냉각수 유통관을 통해 순환된다.The cooling water of the water tank 50 is circulated through the cooling water distribution pipe.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and are not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .

Claims (6)

발열체의 일면에 배치되고 내부로 냉각수가 관통하는 냉각체,
상기 발열체와 상기 냉각체 사이에 배치되고, 상기 발열체와 상기 냉각체 간의 온도차에 대응하는 전류를 발생시키는 열전소자,
냉각수를 저장하는 워터탱크,
상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 워터탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각체에 공급되게 순환시키는 워터펌프,
상기 냉각체를 관통한 냉각수의 온도를 냉각시키는 방열라디에이터, 그리고
상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 방열라디에이터를 동작시키는 방열팬 모터를 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.A cooling element disposed on one side of the heating element and passing the coolant inside,
A thermoelectric element disposed between the heating element and the cooling element and generating a current corresponding to a temperature difference between the heating element and the cooling element,
A water tank that stores coolant,
A water pump for circulating cooling water stored in the water tank to be supplied to the cooling body by operating by a current provided from the thermoelectric element,
A radiating radiator for cooling the temperature of the cooling water passing through the cooling body, and
An energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element, including a heat dissipation fan motor that operates by a current provided from the thermoelectric element to operate the heat dissipation radiator. 제1항에서,
상기 발열체와 상기 열전소자 사이에 배치되어 상기 열전소자를 보호하면서 상기 발열체의 열을 고르게 전달하는 열전달판을 더 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.In claim 1,
An energy harvesting cooling system using self-generated power of the thermoelectric element, further comprising a heat transfer plate disposed between the heating element and the thermoelectric element to protect the thermoelectric element and evenly transfer heat from the heating element. 제1항 또는 제2항에서,
상기 열전소자는 복수개로 구성되고, 상기 냉각체는 상기 열전소자와 동일한 개수로 구성되며, 하나의 냉각체가 하나의 열전소자에 배치되는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.In claim 1 or 2,
The energy harvesting cooling system using the self-generated power of the thermoelectric element is composed of a plurality of thermoelectric elements, the cooling body is composed of the same number as the thermoelectric element, one cooling body is disposed in one thermoelectric element. 발열체의 일면에 배치되고 내부로 냉각수가 관통하는 냉각체,
상기 발열체와 상기 냉각체 사이에 배치되고, 상기 발열체와 상기 냉각체 간의 온도차에 대응하는 전류를 발생시키는 열전소자,
냉각수를 저장하는 워터탱크,
상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 워터탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각체에 공급되게 순환시키는 워터펌프,
상기 냉각체를 관통한 냉각수의 온도를 냉각시키는 방열라디에이터,
상기 열전소자로부터 제공되는 전류에 의해 동작하여 상기 방열라디에이터를 동작시키는 방열팬 모터,
비상전원을 제공하는 비상전원장치, 그리고
상기 열전소자에서 발생된 전류를 입력받아 상기 워터탱크와 상기 워터펌프에 선택적으로 제공하고, 상기 발열체의 온도가 설정된 운용온도 이상이면 상기 비상전원을 상기 열전소자에 제공하여 상기 열전소자를 냉각시키는 전원조절장치를 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.A cooling element disposed on one side of the heating element and passing the coolant inside,
A thermoelectric element disposed between the heating element and the cooling element and generating a current corresponding to a temperature difference between the heating element and the cooling element,
A water tank that stores coolant,
A water pump for circulating cooling water stored in the water tank to be supplied to the cooling body by operating by a current provided from the thermoelectric element,
A radiating radiator for cooling the temperature of the cooling water passing through the cooling body,
A heat dissipation fan motor operating by a current provided from the thermoelectric element to operate the heat dissipation radiator
An emergency power supply that provides emergency power, and
Power to receive the current generated from the thermoelectric element and selectively provide it to the water tank and the water pump, and to cool the thermoelectric element by providing the emergency power to the thermoelectric element when the temperature of the heating element is higher than a set operating temperature An energy harvesting cooling system using self-generated power of a thermoelectric element including a control device. 제4항에서,
상기 발열체와 상기 열전소자 사이에 배치되어 상기 열전소자를 보호하면서 상기 발열체의 열을 고르게 전달하는 열전달판을 더 포함하는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.In claim 4,
An energy harvesting cooling system using self-generated power of the thermoelectric element, further comprising a heat transfer plate disposed between the heating element and the thermoelectric element to protect the thermoelectric element and evenly transfer heat from the heating element. 제4항 또는 제5항에서,
상기 열전소자는 복수개로 구성되고, 상기 냉각체는 상기 열전소자와 동일한 개수로 구성되며, 하나의 냉각체가 하나의 열전소자에 배치되는 열전소자의 자가발전전력을 사용한 에너지하베스팅 쿨링 시스템.In claim 4 or 5,
The energy harvesting cooling system using the self-generated power of the thermoelectric element is composed of a plurality of thermoelectric elements, the cooling body is composed of the same number as the thermoelectric element, one cooling body is disposed in one thermoelectric element.
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