KR20210108922A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat exchanger. More specifically, the heat exchanger improves a structure of a circulation path including a water jacket, a radiator, and a pump by avoiding an existing air cooling method for maximizing efficiency of a thermal transmission characteristic of a thermoelement and using thermoelectric liquid with high specific heat, low viscosity, and a low freezing point.

Description

열교환장치{HEAT EXCHANGER}Heat Exchanger {HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소자의 열전달 특성 효율의 최대화를 위하여 기존 공냉식을 탈피하여 비열이 높고 점도와 빙점이 낮은 열전액체를 이용하여, 워터자켓, 라디에이터, 펌프를 포함한 순환 경로의 구조를 개선한 열교환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange device, and more particularly, in order to maximize the efficiency of heat transfer characteristics of a thermoelectric element, using a thermoelectric liquid with high specific heat and low viscosity and freezing point by breaking away from the existing air cooling method, including a water jacket, a radiator, and a pump It relates to a heat exchanger having an improved structure of a circulation path.

일반적으로, 열교환장치(heat exchange equipment ; 熱交換裝置)는 온도가 높은 물체에서 낮은 물체에 효율적으로 열을 이동시키는 장치로서, 액체와 기체 및 고체 등의 열을 이동하는데 사용한다. In general, heat exchange equipment (熱交換裝置) is a device that efficiently transfers heat from a high-temperature object to a low-temperature object, and is used to transfer heat such as liquid, gas, and solid.

이러한 열교환장치는 가열 또는 냉각 용도로 사용하며, 넓은 의미로는 가열기, 냉각기, 응축기 등도 포함되지만 보통은 열을 방출 또는 회수하는 목적으로 사용하는데, 상기 냉각기의 경우 고온 측의 유체의 냉각을 목적으로 사용하고, 가열기는 저온 측 유체의 가열을 목적으로 한다.Such a heat exchanger is used for heating or cooling, and in a broad sense, includes a heater, a cooler, a condenser, etc., but is usually used for the purpose of discharging or recovering heat. and the heater is for the purpose of heating the low-temperature side fluid.

이와 같은 열교환장치는 화력발전소ㆍ핵발전소ㆍ가스 터빈ㆍ가열장치ㆍ공기조절기ㆍ냉동장치ㆍ화학산업 태양광용 접속반ㆍ인버터 배전반 등에 사용된다. 보일러ㆍ증발기ㆍ과열기ㆍ응축기ㆍ냉각기 등은 모두 열교환기에 해당한다.Such a heat exchange device is used in a thermal power plant, a nuclear power plant, a gas turbine, a heating device, an air conditioner, a refrigeration device, a junction panel for solar power in the chemical industry, and an inverter switchboard. Boilers, evaporators, superheaters, condensers, and coolers are all heat exchangers.

열교환기는 동축으로 배열된 관 2개로 되어 있고 2가지 액체에 대한 각각의 입구와 출구가 있다. 찬 유체는 내관을 통해 흐르고 뜨거운 유체는 내관과 외관 사이에 있는 공간을 통해 같은 방향으로 흐른다. 그 안에서 열은 내관의 벽을 통해 찬 유체로 전달된다. The heat exchanger consists of two tubes arranged coaxially, with separate inlets and outlets for the two liquids. The cold fluid flows through the inner tube and the hot fluid flows in the same direction through the space between the inner tube and the outer tube. In it, heat is transferred to the cold fluid through the walls of the inner tube.

종래 열전소자를 이용한 열교환기의 냉각 또는 온열 구조를 예로 들자면, 첨부 도면 도 1과 같이, 히트싱크와 팬모터에 의한 공냉식으로, 공기에 의한 흡열 및 방열 시스템으로 열전액체 방식에 비교하여 흡방열 효율이 낮은 문제점이 있다.Taking the conventional cooling or heating structure of a heat exchanger using a thermoelectric element as an example, as shown in the accompanying drawings, an air cooling type using a heat sink and a fan motor, a heat absorption and heat dissipation system by air, and heat absorption and dissipation efficiency compared to the thermoelectric liquid method There is a low problem with this.

또한, 종래 열교환기의 경우, 고온화부와 저온화부를 각각 분리하고, 각각 히트싱크와 팬모터를 구비하여야 하므로, 체적 공간이 커지는 문제점과 팬모터의 수량 증가로 소음이 많이 발생하는 문제점이 있다. In addition, in the case of the conventional heat exchanger, since the heating unit and the low temperature heating unit must be separated, respectively, and a heat sink and a fan motor must be provided, there is a problem in that the volume space increases and a lot of noise is generated due to an increase in the number of the fan motor.

상기와 같은 열교환기 특히 열전소자를 이용한 열교환기 내지 열교환장치와 관련된 선행 문헌은 다음과 같다.The prior literature related to the heat exchanger, in particular, a heat exchanger or a heat exchange device using a thermoelectric element as described above is as follows.

문헌 1 : 대한민국등록실용신안공보 제20-0311413호(명칭 : 열전소자와 열교환 장치를 이용한 냉온찜질 기구 ; 출원일 : 2002.11.29.)Document 1: Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-0311413 (Title: Cold and hot compress using thermoelectric element and heat exchange device; filing date: 2002.11.29.)

문헌 2 : 대한민국공개특허공보 제10-2006-0018181호(명칭 : 열전소자를 이용한 열교환기 ; 출원일 : 2003.08.23.)Document 2: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0018181 (Title: heat exchanger using thermoelectric element; filing date: August 23, 2003)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 열전소자의 열전달 특성 효율의 최대화를 위하여 기존 공냉식을 탈피하여 비열이 높고 점도와 빙점이 낮은 열전액체를 이용하여, 워터자켓, 라디에이터, 펌프를 포함한 순환 경로의 구조를 개선한 열교환장치를 제공하는 것에 목적을 두고 있다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above. In order to maximize the efficiency of the heat transfer characteristics of the thermoelectric element, it breaks away from the existing air cooling method and uses a thermoelectric liquid with high specific heat and low viscosity and freezing point, water jacket, radiator , an object of the present invention is to provide a heat exchange device in which the structure of a circulation path including a pump is improved.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 2개 이상의 병렬 배치된 워터재킷1,2(11)(21)에 대해 열전액체가 각각 경유하여 순환하는 경로를 제공하는 순환경로3,4(P3)(P4) 및 상기 워터재킷2(21)에 간격을 두고 병렬 배치된 워터재킷3(31)을 경유하여 순환경로3(P3)과 통합 순환하는 경로를 제공하는 순환경로5(P5); 상기 워터재킷1,2(11)(21) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷1(11)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자1,2(12)(22) 및 상기 워터재킷2,3(21)(31) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷3(31)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자3,4(32)(33)를 포함하여, 상기 워터재킷1(11) 측과 워터재킷3(31) 측에 각각 형성되는 복수의 고온화부(10)(30) 및 상기 워터재킷2(21) 양측 부분에 형성되는 저온화부(20); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단과 연결되어, 고온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부1(41); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 인입단과 냉각부1(41) 사이에 배치되어, 한 쌍의 고온화부(10)(30)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부1(51); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 배출단과 연결되어, 저온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부2(42); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 인입단과 냉각부2(42) 사이에 배치되어, 상기 저온화부(20)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부2(52); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object provides a circulation path 3, 4 (P3) (P3) ( P4) and a circulation path 5 (P5) providing an integrated circulation path with the circulation path 3 (P3) via the water jacket 3 (31) arranged in parallel with the water jacket 2 (21) at an interval; A single or a pair of thermoelectric elements 1, 2 (12, 22) absorbing heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 1, 2 (11, 21) and generating heat for the water jacket 1 (11) and a single or pair of thermoelectric elements 3, 4, 32, and 33 that absorb heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 2, 3 (21, 31) and generate heat with respect to the water jacket 3 (31). ), a plurality of high-temperature heating units 10 and 30 respectively formed on the water jacket 1 11 side and the water jacket 3 31 side, and low-temperature heating units formed on both sides of the water jacket 2 (21). (20); a cooling unit 1 (41) connected to the discharge ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) among the circulation paths 3, 5 (P3) (P5) to lower the temperature of the high-temperature thermoelectric liquid; Among the circulation paths 3, 5 (P3) and P5, it is disposed between the inlet ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the cooling unit 1 (41), and a pair of heating units (10, 30) Circulation induction unit 1 (51) for inducing forced circulation of the thermoelectric liquid; a cooling unit 2 (42) connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) in the circulation path 4 (P4) to lower the temperature of the low-temperature thermoelectric liquid; Circulation induction part 2 (52) disposed between the inlet end of the water jacket 2 (21) and the cooling part 2 (42) of the circulation path 4 (P4) to induce forced circulation of the thermoelectric liquid to the temperature reducing part 20 ; It is characterized in that it includes.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 상기 열전소자1(12)이 워터재킷1(11)에서 흡열하여 피고온부 즉 고온을 요하는 용기 쪽으로 열을 전달하는 것에 의해, 피고온부에 대한 가열이 이루어지고, 상기 열전소자2(22)가 피저온부 즉 저온을 요하는 용기 쪽에서 흡열하여 워터재킷2(21)으로 열을 전달하는 것에 의해, 피저온부에 대한 냉각이 이루어지도록 함으로써, 단일의 열교환을 위한 순환경로를 통해, 상기 고온화부(10)와 저온화부(20)에서 동시에 고온과 저온의 복합적이면서 다각적인 열교환이 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.In the present invention by means of the above-described problem solving means, the thermoelectric element 1 (12) absorbs heat from the water jacket 1 (11) and transfers heat to the high temperature part, that is, the container requiring high temperature, so that the heating of the high temperature part is performed. The thermoelectric element 2 (22) absorbs heat from the low temperature part, that is, from the side of the container requiring low temperature, and transfers heat to the water jacket 2 (21), thereby cooling the low temperature part, thereby performing a single heat exchange. Through the circulation path for this purpose, it is possible to obtain an effect of simultaneously performing complex and multifaceted heat exchange of high temperature and low temperature in the heating unit 10 and the low temperature heating unit 20 .

또한, 본 발명은 상기 순환유도부(50)인 워터펌프가 냉각부(40)인 라디에이터에서 1차 저온화된 열전액체(A℃)를 워터재킷1(11)로 공급하면, 상기 열전소자1(12)이 열전액체의 열(α℃)을 흡수하여 피고온부로 전달하게 되므로, 상기 피고온부는 열전소자1(12)의 발열 온도가 더해져 온도가 올라가고(A+α℃), 열전액체는 저온화(A-α℃) 되어 피저온부가 위치한 워터자켓2(21)로 이동하게 되며, 이때, 상기 피저온부는 열전소자의 특성상 열전소자2(22)의 양면 온도차이(Δt)에 의한 냉각 성능이 나타남으로써, 상기 피고온부 측으로부터 2차 저온화된 열전액체가 더 많은 열량을 가져가게 되고, 이에 따라 상기 피저온부는 냉각부(40)인 라디에이터에서 1차 저온화된 열전액체(A℃)가 공급된 것보다 더 저온화된 열전액체(A-2α℃)에 의해 냉각되므로, 증대된 냉각 효율로 냉각이 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.In addition, in the present invention, when the water pump, which is the circulation inducing part 50, supplies the thermoelectric liquid (A ℃), which has been first reduced in temperature from the radiator which is the cooling part 40, to the water jacket 1 (11), the thermoelectric element 1 ( 12) absorbs the heat (α°C) of the thermoelectric liquid and transfers it to the high-temperature part, so the temperature of the high-temperature part increases due to the addition of the heating temperature of the thermoelectric element 1 (12) (A+α°C), and the thermoelectric liquid is low temperature It is heated (A-α°C) and moves to the water jacket 2 (21) where the cold part is located, and at this time, the cold part is cooling performance due to the temperature difference (Δt) on both sides of the thermoelectric element 2 (22) due to the characteristics of the thermoelectric element. As this appears, the thermoelectric liquid that has been secondarily cooled from the side of the high temperature part takes more heat, and accordingly, the thermoelectric liquid (A ℃) that is lowered first in the radiator which is the cooling part 40 in the low temperature part. Since it is cooled by the lower temperature thermoelectric liquid (A-2α° C.) than that supplied, the effect of cooling with increased cooling efficiency is obtained.

또한, 본 발명은 이러한 열전액체의 순환에 의한 흡열 및 방열 작용으로 피고온부의 고온화 및 피저온부의 저온화가 더욱 효율적으로 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.In addition, the present invention obtains the effect of making the high-temperature part to be heated and the low-temperature part to be lowered more efficiently by absorbing and dissipating heat by the circulation of the thermoelectric liquid.

또한, 본 발명은 복수의 워터재킷과 열전소자를 직렬 또는 병렬로 배치하고 이들에 대한 통합적 또는 개별적 순환경로와 냉각부를 제공함으로써, 다각적 적용성을 향상시키는 효과를 얻는다. In addition, the present invention obtains the effect of improving multifaceted applicability by disposing a plurality of water jackets and thermoelectric elements in series or in parallel and providing an integrated or separate circulation path and cooling unit for them.

도 1은 종래 열교환장치의 예를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 구성도.1 is a block diagram showing an example of a conventional heat exchange device.
2 is a schematic diagram illustrating a configuration according to an embodiment of the present invention;

이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described with reference to the accompanying drawings presented as follows.

본 발명은 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 병렬 배치된 워터재킷1,2(11)(21)에 대해 열전액체가 각각 경유하여 순환하는 경로를 제공하는 순환경로3,4(P3)(P4) 및 상기 워터재킷2(21)에 간격을 두고 병렬 배치된 워터재킷3(31)을 경유하여 순환경로3(P3)과 통합 순환하는 경로를 제공하는 순환경로5(P5); 상기 워터재킷1,2(11)(21) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷1(11)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자1,2(12)(22) 및 상기 워터재킷2,3(21)(31) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷3(31)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자3,4(32)(33)를 포함하여, 상기 워터재킷1(11) 측과 워터재킷3(31) 측에 각각 형성되는 복수의 고온화부(10)(30) 및 상기 워터재킷2(21) 양측 부분에 형성되는 저온화부(20); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단과 연결되어, 고온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부1(41); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 인입단과 냉각부1(41) 사이에 배치되어, 한 쌍의 고온화부(10)(30)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부1(51); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 배출단과 연결되어, 저온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부2(42); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 인입단과 냉각부2(42) 사이에 배치되어, 상기 저온화부(20)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부2(52); 를 포함하는 것일 수 있다.As shown in FIG. 2 of the accompanying drawings, the present invention provides circulation paths 3 and 4 ( a circulation path 5 (P5) providing an integrated circulation path with the circulation path 3 (P3) via the water jacket 3 (31) arranged in parallel with the water jacket 2 (21) at a distance from P3) (P4); A single or a pair of thermoelectric elements 1, 2 (12, 22) absorbing heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 1, 2 (11, 21) and generating heat for the water jacket 1 (11) and a single or pair of thermoelectric elements 3, 4, 32, and 33 that absorb heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 2, 3 (21, 31) and generate heat with respect to the water jacket 3 (31). ), a plurality of high-temperature heating units 10 and 30 respectively formed on the water jacket 1 11 side and the water jacket 3 31 side, and low-temperature heating units formed on both sides of the water jacket 2 (21). (20); a cooling unit 1 (41) connected to the discharge ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) among the circulation paths 3, 5 (P3) (P5) to lower the temperature of the high-temperature thermoelectric liquid; Among the circulation paths 3, 5 (P3) and P5, it is disposed between the inlet ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the cooling unit 1 (41), and a pair of heating units (10, 30) Circulation induction unit 1 (51) for inducing forced circulation of the thermoelectric liquid; a cooling unit 2 (42) connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) in the circulation path 4 (P4) to lower the temperature of the low-temperature thermoelectric liquid; Circulation induction part 2 (52) disposed between the inlet end of the water jacket 2 (21) and the cooling part 2 (42) of the circulation path 4 (P4) to induce forced circulation of the thermoelectric liquid to the temperature reducing part 20 ; may include.

이때, 상기 냉각부1(41)은 일측 단은 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단에 연결되고 타측 단은 순환유도부1(51)로 연결되고, 상기 냉각부2(42)는 일측 단은 워터재킷2(21)의 배출단에 연결되고 타측 단은 순환유도부2(52)에 연결될 수 있다.At this time, one end of the cooling unit 1 (41) is connected to the discharge end of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the other end is connected to the circulation induction unit 1 (51), and the cooling unit 2 (42). One end may be connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) and the other end may be connected to the circulation induction unit 2 (52).

여기서, 본 발명 중 상기 순환경로들은 구성요소와 구성요소를 연통시키는 배관 또는 호스일 수 있다.Here, in the present invention, the circulation paths may be a pipe or a hose that communicates the component and the component.

한편, 본 발명 중 상기 열전소자들은 전류의 흐름에 따라 접합된 다른 종류의 두 금속(열전 반도체 소재)이 고온과 저온으로 온도차가 나타나는 펠티에 소자일 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the thermoelectric devices may be Peltier devices in which two different types of metals (thermoelectric semiconductor materials) joined according to the flow of current exhibit a temperature difference between high and low temperatures.

또 한편, 본 발명 중 상기 워터재킷들은 열전소자들과 면접하여 고정된 상태에서 흐르는 열전액체와 열교환이 이루어지도록 하는 중공 경로에 열교환부재가 마련된 블록체일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the water jackets may be a block body in which a heat exchange member is provided in a hollow path that allows heat exchange with a thermoelectric liquid flowing in a fixed state in contact with the thermoelectric elements.

또 한편, 본 발명 중 상기 냉각부는 라디에이터 또는 팬모터가 구비된 라디에이터일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the cooling unit may be a radiator or a radiator equipped with a fan motor.

또 한편, 본 발명 중 상기 순환유도부는 워터펌프 및 워터탱크가 구비된 워터펌프일 수 있다. On the other hand, in the present invention, the circulation induction unit may be a water pump equipped with a water pump and a water tank.

이와 같이 되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention as described above will be described as follows.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 병렬 배치된 워터재킷1,2(11)(21)에 대해 열전액체가 각각 경유하여 순환하는 경로를 제공하는 순환경로3,4(P3)(P4) 및 상기 워터재킷2(21)에 간격을 두고 병렬 배치된 워터재킷3(31)을 경유하여 순환경로3(P3)과 통합 순환하는 경로를 제공하는 순환경로5(P5); 상기 워터재킷1,2(11)(21) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷1(11)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자1,2(12)(22) 및 상기 워터재킷2,3(21)(31) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷3(31)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자3,4(32)(33)를 포함하여, 상기 워터재킷1(11) 측과 워터재킷3(31) 측에 각각 형성되는 복수의 고온화부(10)(30) 및 상기 워터재킷2(21) 양측 부분에 형성되는 저온화부(20); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단과 연결되어, 고온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부1(41); 상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 인입단과 냉각부1(41) 사이에 배치되어, 한 쌍의 고온화부(10)(30)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부1(51); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 배출단과 연결되어, 저온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부2(42); 상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 인입단과 냉각부2(42) 사이에 배치되어, 상기 저온화부(20)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부2(52); 를 포함하는 열교환장치이다.First, the present invention provides a circulation path 3, which provides a path through which the thermoelectric liquid circulates for two or more parallelly arranged water jackets 1, 2 (11, 21), respectively, as shown in Fig. 2, 4 (P3) (P4) and the circulation path 5 (P5) providing an integrated circulation path with the circulation path 3 (P3) via the water jacket 3 (31) arranged in parallel with the water jacket 2 (21) spaced apart ); A single or a pair of thermoelectric elements 1, 2 (12, 22) absorbing heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 1, 2 (11, 21) and generating heat for the water jacket 1 (11) and a single or pair of thermoelectric elements 3, 4, 32, and 33 that absorb heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 2, 3 (21, 31) and generate heat with respect to the water jacket 3 (31). ), a plurality of high-temperature heating units 10 and 30 respectively formed on the water jacket 1 11 side and the water jacket 3 31 side, and low-temperature heating units formed on both sides of the water jacket 2 (21). (20); a cooling unit 1 (41) connected to the discharge ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) among the circulation paths 3, 5 (P3) (P5) to lower the temperature of the high-temperature thermoelectric liquid; Among the circulation paths 3, 5 (P3) and P5, it is disposed between the inlet ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the cooling unit 1 (41), and a pair of heating units (10, 30) Circulation induction unit 1 (51) for inducing forced circulation of the thermoelectric liquid; a cooling unit 2 (42) connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) in the circulation path 4 (P4) to lower the temperature of the low-temperature thermoelectric liquid; Circulation induction part 2 (52) disposed between the inlet end of the water jacket 2 (21) and the cooling part 2 (42) of the circulation path 4 (P4) to induce forced circulation of the thermoelectric liquid to the temperature reducing part 20 ; It is a heat exchanger comprising a.

이와 같은 본 발명의 기본적인 열교환 방식은 워터재킷들과 이에 대응되는 순환경로들을 통해 열전액체가 순환하고, 이때, 상기 워터재킷의 일측 면에 열전소자의 흡열부위가 면접되어, 워터재킷 내로 흐르는 열전액체의 온도를 저하시킴과 동시에, 상기 흡열부위와 반대에 위치한 발열부위의 온도가 높아지면서 피고온부(1)를 가열하고, 상기 워터재킷의 일측 면에 열전소의 발열부위가 면접되어, 워터재킷 내로 흐르는 열전액체의 온도를 상승시킴과 동시에, 상기 발열부위와 반대에 위치한 흡열부위의 온도가 낮아지면서 피저온부(1)를 냉각시키도록 된 것이다.In the basic heat exchange method of the present invention, the thermoelectric liquid circulates through the water jackets and corresponding circulation paths. At the same time as lowering the temperature of the heat absorbing part, the temperature of the heating part located opposite to the heat absorbing part is heated to heat the high temperature part 1, and the heating part of the thermoelectric body is interviewed on one side of the water jacket, and flows into the water jacket At the same time as the temperature of the thermoelectric liquid is increased, the temperature of the heat absorbing portion located opposite to the heat generating portion is lowered to cool the cryogenic unit 1 .

이때, 상기 워터재킷의 배출단으로 배출되는 고온의 열전액체는 냉각부를 거치면서 냉각된 상태로 순환유도부에 의해 워터재킷의 인입단으로 인입되어, 상기와 같은 동작을 지속한다.At this time, the high-temperature thermoelectric liquid discharged to the discharge end of the water jacket is introduced into the inlet end of the water jacket by the circulation induction unit in a cooled state while passing through the cooling unit, and the above operation is continued.

본 발명은 피고온부(1 ; 고온부 용기)와 피저온부(2 ; 저온부 용기)를 동시에 고효율로 가열 및 냉각시킬 수 있는 장치이다.The present invention is an apparatus capable of simultaneously heating and cooling a high-temperature part 1 (high-temperature container) and a low-temperature part 2 (low-temperature container) with high efficiency.

이러한 본 발명은 상기 열전소자가 워터재킷에서 흡열하여 피고온부(1) 즉 고온을 요하는 용기 쪽으로 열을 전달하는 것에 의해, 피고온부(1)에 대한 가열이 이루어지고, 상기 열전소자가 피저온부(2) 즉 저온을 요하는 용기 쪽에서 흡열하여 워터재킷으로 열을 전달하는 것에 의해, 피저온부(2)에 대한 냉각이 이루어진다.According to the present invention, the thermoelectric element absorbs heat from the water jacket and transfers heat to the high temperature part 1, that is, to the container requiring high temperature, so that the high temperature part 1 is heated, and the thermoelectric element is the low temperature part (2) That is, by absorbing heat from the side of the container requiring low temperature and transferring the heat to the water jacket, cooling of the low temperature part 2 is made.

이때, 상기 순환유도부(50)인 워터펌프가 냉각부(40)인 라디에이터에서 1차 저온화된 열전액체(A℃)를 워터재킷으로 공급하면, 상기 열전소자가 열전액체의 열(α℃)을 흡수하여 피고온부(1)로 전달하게 되므로, 상기 피고온부(1)는 열전소자의 발열 온도가 더해져 온도가 올라가고(A+α℃), 열전액체는 저온화 되어 피저온부(2)가 위치한 워터자켓으로 이동한다.At this time, when the water pump, which is the circulation inducing unit 50, supplies the thermoelectric liquid (A°C), which has been reduced primarily from the radiator which is the cooling unit 40, to the water jacket, the thermoelectric element generates heat (α°C) of the thermoelectric liquid. is absorbed and transferred to the high-temperature part 1, so that the high-temperature part 1 increases the temperature due to the addition of the heating temperature of the thermoelectric element (A + α ℃), and the thermoelectric liquid is lowered to a low temperature where the Go to the water jacket.

이때, 상기 피저온부(2)는 열전소자의 특성상 열전소자의 양면 온도차이(Δt)에 의한 냉각 성능이 나타나므로, 상기 피고온부(1) 측으로부터 2차 저온화된 열전액체가 더 많은 열량을 가져가게 되고, 이에 따라 상기 피저온부(2)는 냉각부(40)인 라디에이터에서 1차 저온화된 열전액체(A℃)가 공급된 것보다 더 저온화된 열전액체(A-2α℃)에 의해 냉각되므로, 증대된 냉각 효율로 냉각이 이루어지도록 한다.At this time, since the low temperature part 2 shows cooling performance due to the temperature difference (Δt) on both sides of the thermoelectric element due to the characteristics of the thermoelectric element, the thermoelectric liquid that has been lowered secondarily from the high temperature part 1 side generates more heat. As a result, the cryogenic part 2 is a thermoelectric liquid (A-2α ℃) that has been lowered more than the primary low-temperature thermoelectric liquid (A ℃) supplied in the radiator, which is the cooling part 40 . Since it is cooled by the cooling system, cooling is achieved with increased cooling efficiency.

상기 피저온부(2)로부터 열을 흡수하여 고온화된 열전액체는 냉각부(40)인 라디에이터와 팬모터의 방열 작용(-α℃)으로 1차 저온화(A℃)되어, 상기 순환유도부(50)를 구성하는 워터탱크로 이동하게 되고, 순환유도부(50)인 워터펌프에 의해, 다시 피고온부(1)가 위치한 워터재킷으로 유도된다.The thermoelectric liquid, which is heated by absorbing heat from the cryogenic unit 2, is first lowered to a lower temperature (A°C) due to the heat dissipation action (-α°C) of the radiator and the fan motor, which are the cooling unit 40, and the circulation induction unit 50 ) and is guided to the water jacket where the high temperature part 1 is located by the water pump which is the circulation induction part 50 again.

본 발명 이러한 열전액체의 순환에 의한 흡열 및 방열 작용으로 피고온부(1)의 고온화 및 피저온부(2)의 저온화가 더욱 효율적으로 이루어지도록 한다.In the present invention, the high temperature of the high temperature part 1 and the low temperature of the low temperature part 2 can be made more efficiently by absorbing and dissipating heat by the circulation of the thermoelectric liquid.

참고로, 열전액체는 증류수에 부패방지 및 부동성분을 첨가한 비열이 1로 열전달특성이 최고인 특성의 액체이다.For reference, the thermoelectric liquid is a liquid with the highest heat transfer properties with a specific heat of 1 by adding anti-corruption and antifreeze components to distilled water.

정리하자면, 본 발명은 상기 열전소자들의 열전달 손실을 최소화, 효율을 최대화하기 위한 방안으로, 양쪽 면을 열 전달면으로 사용할 수 있는 워터재킷을 중간에 두고, 양쪽 면에 열전소자들을 배치하고 양쪽의 열전소자의 외측에 각각 워터재킷을 장치한 열전소자 2단, 워터재킷 3단을 서로 교대 결합한 구조이다.In summary, the present invention is a method for minimizing the heat transfer loss of the thermoelectric elements and maximizing the efficiency, with a water jacket that can be used as a heat transfer surface on both sides in the middle, and the thermoelectric elements are placed on both sides and It has a structure in which two thermoelectric elements and three water jackets are alternately coupled to each other, each having a water jacket on the outside of the thermoelectric element.

이와 같은 본 발명은 중간에 위치한 워터재킷2(21)을 통하는 열전액체를 냉각 또는 온열을 목적으로 사용하는 것에 따라서 양측의 열전소자1,2(12)(22) 및 열전소자3,4(32)(33)의 열전달 방향을 다르게 한다.According to the present invention, the thermoelectric liquid passing through the water jacket 2 (21) located in the middle is used for the purpose of cooling or heating. ) (33) change the heat transfer direction.

상기 중간의 워터자켓2(21)의 열을 바깥쪽 워터재킷1(11)과 워터재킷3(31) 방향으로 전달하게 하면, 상기 워터자켓2(21)는 열을 뺏기면서 저온으로 되어 열전액체를 저온으로 만든다. When the heat from the middle water jacket 2 (21) is transferred to the outer water jacket 1 (11) and water jacket 3 (31) directions, the water jacket 2 (21) loses heat and becomes low temperature, resulting in a thermoelectric liquid. make it low temperature.

이와 같이 저온화된 열전액체를 냉각이 필요한 공간 또는 튜브 등으로 통하게 하여 냉각기능을 이용할 수 있다. 이때에는 양 바깥쪽의 워터자켓1,3(11)(31)의 열전액체는 각각의 순환유도부1,2(51)(52)인 워터펌프에 의해 각각의 냉각부1,2(41)(42)인 라디에이터를 통과하면서 팬모터에 의해 방열하게 되고, 다시 상기 워터재킷1,3(11)(31) 및 워터재킷2(21)로 유도되면서 지속적으로 내부의 열을 흡수하여 순환하면서 외부로 방열하게 된다.The cooling function can be used by passing the low-temperature thermoelectric liquid through a space or a tube that requires cooling. At this time, the thermoelectric liquids of the outer water jackets 1, 3 (11) and 31 are respectively cooled by the water pumps, which are the circulation induction parts 1, 2, 51, and 52, respectively. 42) while passing through the radiator, heat is dissipated by the fan motor, and is again guided to the water jackets 1, 3 (11, 31) and water jacket 2 (21) while continuously absorbing and circulating internal heat to the outside. heats up

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들자면, 열전달 매체를 열전액체로 설명하였으나, 기체 또는 고체도 본 발명에서 열전달 매체의 실시예로 적용될 수 있다.While the present invention has been described and illustrated in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the construction and operation as so shown and described. For example, although the heat transfer medium has been described as a thermoelectric liquid, gas or solid may also be applied as embodiments of the heat transfer medium in the present invention.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.In addition, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Accordingly, all such suitable alterations and modifications and equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.

10 : 고온화부 11 : 워터재킷1
12 : 열전소자1 20 : 저온화부
21 : 워터재킷2 22 : 열전소자2
30 : 고온화부 31 : 워터재킷3
32,33 : 열전소자3,4 40 : 냉각부
41,42 : 냉각부1,2 50 : 순환유도부
51,52 : 순환유도부1,2 P3,4,5 : 순환경로3,4,510: high temperature part 11: water jacket 1
12: thermoelectric element 1 20: low temperature heating part
21: water jacket 2 22: thermoelectric element 2
30: high temperature part 31: water jacket 3
32,33: thermoelectric element 3,4 40: cooling unit
41,42: cooling part 1, 2 50: circulation induction part
51,52: Circulation induction part 1,2 P3,4,5: Circulation path 3,4,5

Claims (5)

2개 이상의 병렬 배치된 워터재킷1,2(11)(21)에 대해 열전액체가 각각 경유하여 순환하는 경로를 제공하는 순환경로3,4(P3)(P4) 및 상기 워터재킷2(21)에 간격을 두고 병렬 배치된 워터재킷3(31)을 경유하여 순환경로3(P3)과 통합 순환하는 경로를 제공하는 순환경로5(P5);
상기 워터재킷1,2(11)(21) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷1(11)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자1,2(12)(22) 및 상기 워터재킷2,3(21)(31) 사이에서 워터재킷2(21)로부터 흡열하여 워터재킷3(31)에 대해 발열 동작하는 단일 또는 한 쌍의 열전소자3,4(32)(33)를 포함하여, 상기 워터재킷1(11) 측과 워터재킷3(31) 측에 각각 형성되는 복수의 고온화부(10)(30) 및 상기 워터재킷2(21) 양측 부분에 형성되는 저온화부(20);
상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단과 연결되어, 고온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부1(41);
상기 순환경로3,5(P3)(P5) 중 워터재킷1,3(11)(31)의 인입단과 냉각부1(41) 사이에 배치되어, 한 쌍의 고온화부(10)(30)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부1(51);
상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 배출단과 연결되어, 저온의 열전액체의 온도를 저하시키는 냉각부2(42);
상기 순환경로4(P4) 중 워터재킷2(21)의 인입단과 냉각부2(42) 사이에 배치되어, 상기 저온화부(20)에 대한 열전액체의 강제 순환을 유도하는 순환유도부2(52); 를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 열교환장치.
A circulation path 3, 4 (P3) (P4) and the water jacket 2 (21) providing a path through which the thermoelectric liquid circulates for two or more parallelly arranged water jackets 1, 2, 11 and 21, respectively. a circulation path 5 (P5) providing an integrated circulation path with the circulation path 3 (P3) via the water jacket 3 (31) arranged in parallel with an interval therebetween;
A single or a pair of thermoelectric elements 1, 2 (12, 22) absorbing heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 1, 2 (11, 21) and generating heat with respect to the water jacket 1 (11) and a single or a pair of thermoelectric elements 3, 4, 32, and 33 that absorb heat from the water jacket 2 (21) between the water jackets 2, 3 (21) and 31 and generate heat with respect to the water jacket 3 (31). ), including a plurality of high-temperature heating units 10 and 30 respectively formed on the water jacket 1 11 side and the water jacket 3 31 side, and low-temperature heating units formed on both sides of the water jacket 2 (21). (20);
a cooling unit 1 (41) connected to the discharge ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) among the circulation paths 3, 5 (P3) (P5) to lower the temperature of the high-temperature thermoelectric liquid;
Among the circulation paths 3, 5 (P3) and P5, it is disposed between the inlet ends of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the cooling unit 1 (41), and a pair of heating units (10, 30) Circulation induction unit 1 (51) for inducing forced circulation of the thermoelectric liquid;
a cooling unit 2 (42) connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) in the circulation path 4 (P4) to lower the temperature of the low-temperature thermoelectric liquid;
Circulation induction part 2 (52) disposed between the inlet end of the water jacket 2 (21) and the cooling part 2 (42) of the circulation path 4 (P4) to induce forced circulation of the thermoelectric liquid to the temperature reducing part 20 ; comprising,
Heat exchanger characterized in that.
 청구항 1에 있어서,
상기 냉각부1(41)은 일측 단은 워터재킷1,3(11)(31)의 배출단에 연결되고 타측 단은 순환유도부1(51)로 연결되고, 상기 냉각부2(42)는 일측 단은 워터재킷2(21)의 배출단에 연결되고 타측 단은 순환유도부2(52)에 연결된 것,
을 특징으로 하는 열교환장치.
The method according to claim 1,
One end of the cooling unit 1 (41) is connected to the discharge end of the water jackets 1, 3 (11, 31) and the other end is connected to the circulation induction unit 1 (51), and the cooling unit 2 (42) is one side. One end is connected to the discharge end of the water jacket 2 (21) and the other end is connected to the circulation induction part 2 (52),
Heat exchanger characterized in that.
 청구항 1에 있어서,
상기 열전소자들은 전류의 흐름에 따라 접합된 다른 종류의 두 금속이 고온과 저온으로 온도차가 나타나는 펠티에 소자이고, 상기 워터재킷들은 열전소자들과 면접하여 고정된 상태에서 흐르는 열전액체와 열교환이 이루어지도록 하는 중공 경로에 열교환부재가 마련된 블록체인 것,
을 특징으로 하는 열교환장치.
The method according to claim 1,
The thermoelectric elements are Peltier elements in which two metals of different types joined together according to the flow of current show a temperature difference between high and low temperatures, and the water jackets face the thermoelectric elements so that heat exchange with the thermoelectric liquid flowing in a fixed state is made. A block chain in which a heat exchange member is provided in the hollow path,
Heat exchanger characterized in that.
 청구항 1에 있어서,
상기 냉각부는 라디에이터 또는 팬모터가 구비된 라디에이터이고, 상기 순환유도부는 워터펌프 또는 워터탱크가 구비된 워터펌프인 것,
을 특징으로 하는 열교환장치.
The method according to claim 1,
The cooling unit is a radiator or a radiator equipped with a fan motor, and the circulation induction unit is a water pump or a water pump equipped with a water tank,
Heat exchanger characterized in that.
 청구항 1에 있어서,
상기 고온화부(10)에는 고온으로 가열을 요하는 물체가 저장된 용기가 밀착 구비되고, 상기 저온화부(20)에는 저온으로 냉각을 요하는 물체가 저장된 용기가 밀착 구비된 것,
을 특징으로 하는 열교환장치.The method according to claim 1,
A container in which an object requiring heating at a high temperature is stored in close contact with the heating unit 10, and a container in which an object requiring cooling at a low temperature is stored in the low temperature heating unit 20 in close contact;
Heat exchanger characterized in that.
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