KR20210143035A - 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차 - Google Patents

열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차 Download PDF

Info

Publication number
KR20210143035A
KR20210143035A KR1020200059941A KR20200059941A KR20210143035A KR 20210143035 A KR20210143035 A KR 20210143035A KR 1020200059941 A KR1020200059941 A KR 1020200059941A KR 20200059941 A KR20200059941 A KR 20200059941A KR 20210143035 A KR20210143035 A KR 20210143035A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchange
thermoelectric element
heat
exchange unit
unit
Prior art date
Application number
KR1020200059941A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102357253B1 (ko
Inventor
조항우
Original Assignee
조항우
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조항우 filed Critical 조항우
Priority to KR1020200059941A priority Critical patent/KR102357253B1/ko
Publication of KR20210143035A publication Critical patent/KR20210143035A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102357253B1 publication Critical patent/KR102357253B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P3/00—Vehicles adapted to transport, to carry or to comprise special loads or objects
    • B60P3/20—Refrigerated goods vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D15/00—Devices not covered by group F25D11/00 or F25D13/00, e.g. non-self-contained movable devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/14—Collecting or removing condensed and defrost water; Drip trays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/02—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using ice, e.g. ice-boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2321/00—Details or arrangements for defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2321/14—Collecting condense or defrost water; Removing condense or defrost water
    • F25D2321/141—Removal by evaporation
    • F25D2321/1413—Removal by evaporation using heat from electric elements or using an electric field for enhancing removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

열전 소자와 PCM을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차가 개시된다. 본 발명의 열전 소자와 PCM을 이용한 열교환 시스템은, 열교환 대상 영역에 마련되며 펠티에 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 열교환 대상 영역으로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재가 구비된 열전소자 열교환부; 열전소자 열교환부에 연결되어 열전소자 열교환부로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 열전 소자 부재를 열교환시키는 열교환 유닛; 및 열전소자 열교환부와 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되어 상기 열전소자 열교환부에서 열교환 유닛으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열전 소자와 PCM을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차{HEAT EXCHANGING SYSTEM USING THERMOELECTRIC ELEMENT AND PCM, AND REFRIGERATOR TRUCK}
본 발명은, 열교환 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열전 소자와 PCM을 이용하여 열교환할 수 있는 열교환 시스템 및 냉동 탑차에 관한 것이다.
국민소득증대와 생활수준의 향상으로 인하여 소비자들은 건강한 육체와 정신을 추구하는 웰빙바람이 불면서 신선한 먹거리에 대한 소비자들의 기대치가 커지고 있으며, 또한 통신,홈쇼핑의 발달과 식품운송 물류가 지속적으로 증가되고 있다.
계절에 상관없이 냉장과 냉동은 우리 생활과 아주 밀접해 있으며, 특히 신선도를 유지해야하는 식품과 관련해서는 더욱 상품가치를 훼손하지 않고 보관할 수 있는 냉동차량이 필요하다.
일반적으로 냉동차량은 유통과정에서 신선함을 요구하거나 냉동상태를 유지해야 하는 식음료 또는 냉동 저장 식품 등을 운송하는 특수한 차량이다. 이러한 냉동차량에는 냉동실을 갖는 냉동탑이 구비되고, 냉동탑에는 냉동실에 필요한 온도를 유지시키는 냉동장치가 구비된다.
한국등록특허공보 제10-0213121호(삼성전자 주식회사) 1999. 05. 13.
기존의 냉동차량은 콤프레서 방식을 사용하므로 연비 효율이 낮고 배출 가스로 인해 대기 환경의 개선이 어렵고, 가스 냉매를 사용하므로 친환경에 반하고, 내구성이 약하므로 이에 대한 개선책이 요구된다.
특히 기존의 열교환 시스템 중 열전 소자에서 발생되는 고온 열과 저온 열의 온도 차이를 작게하면 열전 소자에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 이용한 냉난방 효율이 증가되므로 이에 대한 개선책도 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열교환 대상 영역에 마련되며 펠티어 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 상기 열교환 대상 영역으로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재가 구비된 열전소자 열교환부; 상기 열전소자 열교환부에 연결되어 상기 열전소자 열교환부로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 상기 열전 소자 부재를 열교환시키는 열교환 유닛; 및 상기 열전소자 열교환부와 상기 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되어 상기 상기 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부를 포함하는 열교환 시스템이 제공될 수 있다.
상기 열전소자 열교환부는, 상기 열교환 대상 영역에 마련되며 상기 펠티어 효과에 의해 열 또는 냉각 에너지를 발생시키는 상기 열전 소자 부재; 상기 열전 소자 부재의 일측부에 마련되어 상기 열전 소자 부재와 상기 열교환 매체를 열교환시키는 열교환 블록; 및 상기 열전 소자 부재의 타측부에 마련되어 상기 열전 소자 부재에서 발생되는 열 또는 냉각에너지를 방출시키는 복수의 방열핀을 포함할 수 있다.
상기 열전소자 열교환부는, 상기 복수의 방열핀을 연결하여 고정시키는 고정 부재; 및 상기 열전 소자 부재와 상기 복수의 방열핀을 연결하는 영역에 마련되어 상기 열전 소자 부재에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 상기 복수의 방열핀으로 전달하는 복수의 열전달 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 열전소자 열교환부는, 상기 열전 소자 부재가 마련되는 베이스 바디에 마련되어 상기 베이스 바디의 내부에서 발생되는 드레인수를 상기 PCM 열교환부로 배출시키는 드레인 배관을 더 포함하고, 상기 드레인 배관을 통해 배출되는 드레인수는 상기 열교환 유닛에 마련되는 드레인수 저장부로 전달되어 증발됨으로써 상기 열교환 매체를 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량 본체에 마련되는 냉동탑; 상기 냉동탑에 마련되며 펠티에 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 열교환 대상 영역인 상기 냉동탑의 내부로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재가 구비된 열전소자 열교환부; 상기 열전소자 열교환부에 연결되어 상기 열전소자 열교환부로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 상기 열전 소자 부재를 열교환시키는 열교환 유닛; 상기 열전소자 열교환부와 상기 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되어 상기 상기 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부; 및 상기 차량 본체의 머플러 배관에 마련되어 전기를 발생시키는 열전소자 발전부를 포함하는 냉동 탑차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 열전소자 열교환부와 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되는 PCM 열교환부에 의해 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 열교환 매체를 열교환시킬 수 있어 열전 소자 부재에서 발생되는 고온 열과 저온 열의 온도 차이를 작게할 수 있으므로 열전 소자에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 이용한 냉난방 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 열전 소자 부재를 이용하여 선택적으로 냉난방에 필요한 에너지를 공급할 수 있으므로 기존 차량의 콤프레서 방식 대비 사용 연비 및 배출 가스를 저감시킬 수 있어 대기 환경을 개선할 수 있고, 가스 냉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 구성 부품의 단순화로 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 탑차에 적용되는 열교환 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환 시스템이 적용된 냉동 탑차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 열전소자 열교환부의 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 열전소자 열교환부의 일측을 세부적으로 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 복수의 방열핀의 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 복수의 방열핀의 배열 상태를 다르게 한 실시예이다.
도 7은 도 2에 도시된 열전소자 열교환부와 열교환 유닛과 PCM 열교환부를 개략적으로 확대 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 드레인수 저장부를 개략적으로 확대 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 탑차에 적용되는 열교환 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 열교환 시스템이 적용된 냉동 탑차를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 열전소자 열교환부의 영역을 확대 도시한 도면이다.
또한, 도 4는 도 3에 도시된 열전소자 열교환부의 일측을 세부적으로 확대 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 복수의 방열핀의 영역을 확대 도시한 도면이고, 도 6은 도 4에 도시된 복수의 방열핀의 배열 상태를 다르게 한 실시예이고, 도 7은 도 2에 도시된 열전소자 열교환부와 열교환 유닛과 PCM 열교환부를 개략적으로 확대 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 드레인수 저장부를 개략적으로 확대 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉동 탑차에 적용되는 열교환 시스템은, 열교환 대상 영역에 마련되며 펠티에 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 열교환 대상 영역으로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재(120)가 구비된 열전소자 열교환부(100)와, 열전소자 열교환부(100)에 연결되어 열전소자 열교환부(100)로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 열전 소자 부재(120)를 열교환시키는 열교환 유닛(200)과, 열전소자 열교환부(100)와 열교환 유닛(200)을 연결하는 라인에 마련되어 상기 열전소자 열교환부(100)에서 열교환 유닛(200)으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부(300)와, 차량 본체(20)의 머플러 배관(10)에 마련되어 머플러 배관(10)에서 발생되는 열에너지로 발전을 하는 열전소자 발전부(400)와, 냉동 탑차의 차량 본체(20)에 마련되는 제어부(500)(500)와, 차량 본체(20)에 마련되어 열전소자 열교환부(100)에 연결되며 열전소자 열교환부(100)(100)로 공급되는 전류의 방향을 전환하여 가열 대상 영역으로 공급되는 열 또는 냉각 에너지를 상호 절환하여 공급시키는 절환 스위치(600)와, 냉동탑(30)에 마련되며 냉동탑(30)에 마련된 도어의 오픈 시 이를 감지하여 제어부(500)(500)로 전송하여 냉온 조절 제어를 중지시키는 근접 센서(700)와, 차량 본체(20)에 마련되는 배터리(800)를 구비한다.
열전소자 열교환부(100)는, 냉동탑(30)에 마련되어 펠티어 효과로 공급되는 액상 열교환매체와 열교환되고, 열전소자 열교환부(100)에서 발생되는 냉각 에너지 또는 열은 열교환 대상 영역으로 공급되어 열교환 대상을 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
본 실시 예에서 열전소자 열교환부(100)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 열교환 대상 영역에 마련되는 베이스 바디(110)와, 베이스 바디(110)의 내부에 마련되며 펠티어 효과에 의해 열 또는 냉각 에너지를 발생시키는 열전 소자 부재(120)와, 열전 소자 부재(120)의 일측부에 마련되어 열전 소자 부재(120)와 열교환 매체를 열교환시키는 열교환 블록(130)과, 열전 소자 부재(120)의 타측부에 마련되어 열전 소자 부재(120)에서 발생되는 열 또는 냉각에너지를 방출시키는 복수의 방열핀(140)과, 복수의 방열핀(140)을 연결하여 고정시키는 고정 부재(150)와, 열전 소자 부재(120)와 복수의 방열핀(140)을 연결하는 영역에 마련되어 열전 소자 부재(120)에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 복수의 방열핀(140)으로 전달하는 복수의 열전달 홀(160)과, 열교환 유닛(200)의 제1 배관(210)이 결합되는 영역의 열교환 블록(130)에 마련되는 보온 부재(170)와, 열교환 블록(130)에 결합되어 보온 부재(170)를 덮는 보온재 커버(180)와, 베이스 바디(110)에 마련되어 베이스 바디(110)의 바닥부에 있는 드레인수 즉 수분을 베이스 바디(110)의 외부로 배출시키는 드레인 배관(190)과, 베이스 바디(110)의 내부에 마련되어 복수의 방열핀(140)에서 방열되는 열 또는 냉각 에너지를 열교환 대상 영역인 냉동탑(30)의 내부로 송풍시키는 송풍팬(193)과, 열교환 블록(130)과 연결되도록 베이스 바디(110) 또는 냉동탑(30)의 내부에 마련되어 열교환 블록(130)의 온도를 감지하는 온도 센서(195)를 포함한다.
열전소자 열교환부(100)의 베이스 바디(110)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉동탑(30)의 내부에 결합되며, 열전 소자 부재(120)에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지가 냉동탑(30)의 내부로 배출되도록 복수의 홀이 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 베이스 바디(110)는 냉동탑(30)의 내부에 탈착 가능하도록 볼트 결합될 수 있고, 열교환 유닛(200)이 마련되는 외부 케이스(40)와 근접되도록 냉동탑(30)의 내측 상부에 마련될 수 있다.
또한, 본 실시 예에서 베이스 바디(110)의 내측 바닥부는 경사지게 마련되어 드레인 배관(190)으로 드레인수를 효율적으로 흐르게 할 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 열전 소자 부재(120)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(110)의 내부에 마련되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(500)(500)와 연결된 절환 스위치(600)에 의해 열전 소자 부재(120)로 입력되는 전원의 극성을 반대로 함으로써 냉동탑(30)의 내부로 열 또는 냉각 에너지를 선택적으로 전달할 수 있다.
즉 본 실시 예는 절환 스위치(600)에 의해 열전 소자 부재(120)의 극성을 반대로 함으로써 열교환 대상인 냉동탑(30)의 내부를 선택적으로 냉방 또는 난방할 수 있다. 이는 겨울철 상품(야채)의 냉해를 방지하기 위해 적용될 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서 열전 소자 부재(120)는 공지된 펠티어 소자를 포함하고, 열교환 블록(130)의 내부에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 배관(210)이 통과되고, 열교환 블록(130)은 제1 배관(210)을 통과하는 액상 열교환 매체와 열전달되어 냉각 또는 가열될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 열교환 블록(130)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(110)의 내부에 마련되며 열교환 블록(130)의 내부에는 제1 배관(210)이 관통되며, 제1 배관(210)의 내부를 흐르는 액상의 열교환 매체는 열교환 블록(130)과 열교환될 수 있다.
본 실시 예에서 열교환 블록(130)은 베이스 바디(110)의 내측 바닥부와 천정부에 각각 브래킷을 이용하여 볼트 또는 용접 결합될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 복수의 방열핀(140)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(110)의 내부에서 서로 마주보도록 각각의 열교환 블록(130)에 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 복수의 방열핀(140)은 납작한 사각판 형상을 가질 수 있고, 열전 소자 부재(120)에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 방출할 수 있고, 복수의 방열핀(140)에서 방출된 열 또는 냉각 에너지는 송풍팬(193)에 의해 열교환 대상 영역인 냉동탑(30)의 내부로 공급될 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서 복수의 방열핀(140)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 열교환 블록(130)의 상하부에 각각 마련될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 고정 부재(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 방열핀(140)을 관통하도록 마련되어 각각의 방열핀(140)이 흔들리지 않도록 잡아줄 수 있다.
본 실시 예에서 고정 부재(150)는 복수의 방열핀(140) 중 가장 외측에 배치되는 각각의 방열핀(140)에 볼트 또는 용접 결합될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 열전달 홀(160)은, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 열전 소자 부재(120)와 복수의 방열핀(140) 사이의 열전달 블록에 마련되어 열전 소자 부재(120)에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 복수의 방열핀(140)으로 대류에 의해 전달할 수 있다.
본 실시 예에서 열전달 홀(160)은 복수의 방열핀(140)에 대응되는 개수로 마련될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 보온 부재(170)는, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 배관(210)이 결합되는 영역의 열교환 블록(130)에 마련되어 제1 배관(210)이 결합되는 커넥터를 통해 열손실이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 예에서 보온 부재(170)는, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 보온 부재(170)를 감싸도록 마련되어 열교환 블록(130)에 볼트 결합되는 보온재 커버(180)에 의해 열교환 블록(130)에 결합될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 드레인 배관(190)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(110)의 바닥부에 마련되어 베이스 바디(110)의 내부에서 발생된 수분 즉 드레인수를 열교환 유닛(200)에 마련된 드레인수 저장부(20)로 공급할 수 있다.
본 실시 예에서 드레인 배관(190)을 통해 드레인수 저장부(20)로 공급되는 드레인수는, 도 8에 도시된 바와 같이, 드레인수 저장부(20)의 내부를 통과하는 제2 배관(220)에 있는 액상 열교환 매체에 의해 증발될 수 있다. 이로 인해 제2 배관(220)의 내부에 있는 액상 열교환 매체는 냉각되어 PCM 열교환부(300)로 공급될 수 있다.
열전소자 열교환부(100)의 온도 센서(195)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환 블록(130)과 연결되도록 베이스 바디(110) 또는 냉동탑(30)의 내부에 마련되어 열교환 블록(130)의 온도를 감지할 수 있다.
열교환 유닛(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동 탑의 외벽에 결합되는 외부 케이스(40)에 마련되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전소자 열교환부(100)와 연결되어 열전소자 열교환부(100)에서 열교환되어 전달되는 액상 열교환 매체를 냉각 또는 가열할 수 있다.
본 실시 예에서 열교환 유닛(200)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 열교환 블록(130)과 연결되며 열교환 블록(130)의 내부를 통과하여 액상 열교환 매체를 이송시키는 제1 배관(210)과, 일측부는 열교환 블록(130) 또는 제1 배관(210)과 연결되며 타측부는 PCM 열교환부(300)와 연결되어 액상 열교환 매체를 순환시키는 제2 배관(220)과, PCM 열교환부(300)의 후방의 제2 배관(220)에 연결되며 PCM 열교환부(300)를 통과한 액상 열교환 매체가 저장되는 탱크(230)와, 탱크(230)에서 공급되는 액상 열교환 매체를 열교환시키는 방열부(240)와, 방열부(240)에서 공급되는 액상 열교환 매체의 이물질을 제거하는 필터(250)와, 필터(250)를 거쳐 공급되는 액상 열교환 매체를 열교환 블록(130)으로 펌핑시키는 펌프(260)와, 제1 배관(210)과 제2 배관(220)에 마련되어 각각의 배관을 개폐시키는 밸브(270)와, 외부 케이스(40)의 내부에 마련되며 드레인 배관(190)을 통해서 배출되는 드레인수가 저장되는 드레인수 저장부(20)를 포함한다.
열교환 유닛(200)의 제1 배관(210)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 펌프(260)와 열교환 블록(130)을 연결하며 열교환 블록(130)의 내부로 삽입되는 배관일 수 있고, 제2 배관(220)은 일측부가 열교환 블록(130) 또는 제1 배관(210)과 연결되고 타측부가 PCM 열교환부(300), 탱크(230), 방열부(240), 필터(250)를 거쳐 펌프(260)에 연결될 수 있다.
열교환 유닛(200)의 방열부(240)는, 냉동탑(30)의 외부에 마련되어 열교환 블록(130)에서 열전 소자 부재(120)로부터 열을 받는 경우 액상 열교환 매체로 열교환 블록(130)에서 전달되는 열을 냉각시키는 역할을 한다. 또한, 전술한 절환 스위치(600)에 의해 열전 소자 부재(120)에서 열교환 블록(130)으로 냉각 에너지가 전달되는 경우 액상 열교환 매체로 열교환 블록(130)에서 전달되는 냉각 에너지를 가열시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 방열부(240)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 배관(220)과 연결되며 복수의 굴곡진 영역을 갖는 방열 배관(241)과, 방열 배관(241)과 접촉되도록 방열 배관(241)에 마련되는 복수의 열교환 핀(242)과, 냉동탑(30)의 외벽에 마련된 외부 케이스(40)에 배치되어 방열 배관(241)과 복수의 열교환 핀(242)으로 외기를 송풍시키는 방열팬(243)을 포함한다.
본 실시 예의 열전 소자 부재(120)에서 발생된 열이 방열부(240)로 전달되어 액상 열교환 매체의 온도가 상승되는 경우 상승된 액상 열교환 매체는 방열부(240)를 통과하면서 냉각될 수 있다.
PCM 열교환부(300)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉동탑(30)의 외부 케이스(40)에 마련되어 열전소자 열교환부(100)에서 열교환된 후 열전달 유닛으로 공급되는 액상 열교환 매체를 냉각 또는 가열할 수 있다.
본 실시 예에서 PCM 열교환부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 배관(210)에 연결되며 액상 열교환 매체가 내부를 통과하는 열교환 바디(310)와, 열교환 바디(310)에 마련되며 제2 배관(220)과 연결되는 PCM 배관(320)을 포함한다.
PCM 열교환부(300)의 열교환 바디(310)의 내부에는, 상변환 물질(PCM, Phase Change Material)이 저장될 수 있고, 냉동탑(30)의 내부를 냉방할 경우 상변환 물질에서는 냉각 에너지가 방출될 수 있고, 냉동탑(30)의 내부를 난방할 경우 상변환 물질에서는 열이 방출될 수 있다.
열전소자 발전부(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 머플러 배관(10)에 마련되며 머플러 배관(10)에서 배출되는 고온의 열에 의해 발전될 수 있다.
본 실시 예에서 열전소자 발전부(400)는 열전 소자를 이용할 수 있고, 열전소자 발전부(400)에서 발생된 전기 에너지는 차량 본체(20)에 마련되는 배터리(800)에 저장될 수 있고, 열전소자 열교환부(100), 열교환 유닛(200) 또는 PCM 열교환부(300)로 선택적으로 공급될 수 있다.
절환 스위치(600)는, 차량 본체(20) 또는 냉동탑(30)에 마련되 열전 소자 부재(120)에 연결되며 열전 소자 부재(120)로 공급되는 전류의 방향을 전환하여 냉동탑(30)의 내부로 공급되는 열 및 냉각 에너지를 상호 절환하여 공급시킬 수 있다.
근접 센서(700)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동탑(30)의 후방에 마련되며 냉동탑(30)에 마련된 도어의 오픈 시 이를 감지하여 제어부(500)(500)로 전송하여 냉온 조절 제어를 중지시킬 수 있다.
배터리(800)는, 차량 본체(20)에 마련되며 열전소자 발전부(400)에서 생성되는 전기 에너지는 배터리(800)로 공급되어 저장될 수 있다.
한편, 본 실시 예는 차량 본체(20)를 장시간 주차 시 외부 전원을 냉동탑(30)에 연결하여 내동탑의 내부 온도를 유지할 수 있다.
그리고 본 실시 예는 해당 내용을 응용하여 소규모 창고나 구조물, 공장 설비 등에도 적용할 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 열전소자 열교환부와 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되는 PCM 열교환부에 의해 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 열교환 매체를 열교환시킬 수 있어 열전 소자 부재에서 발생되는 고온 열과 저온 열의 온도 차이를 작게할 수 있으므로 열전 소자에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 이용한 냉난방 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 열전 소자 부재를 이용하여 선택적으로 냉난방에 필요한 에너지를 공급할 수 있으므로 기존 차량의 콤프레서 방식 대비 사용 연비 및 배출 가스를 저감시킬 수 있어 대기 환경을 개선할 수 있고, 가스 냉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 구성 부품의 단순화로 내구성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 열전소자 열교환부 110 : 베이스 바디
120 : 열전 소자 부재 130 : 열교환 블록
140 : 방열핀 150 : 고정 부재
160 : 열전달 홀 170 : 보온 부재
180 : 보온재 커버 190 : 드레인 배관
193 : 송풍팬 195 : 온도 센서
200 : 열교환 유닛 210 : 제1 배관
220 : 제2 배관 230 : 탱크
240 : 방열부 241 : 방열 배관
242 : 열교환 핀 243 : 방열팬
250 : 필터 260 : 펌프
270 : 밸브 280 : 드레인수 저장부
300 : PCM 열교환부 310 : 열교환 바디
320 : PCM 배관 400 : 열전소자 발전부
500 : 제어부 600 : 절환 스위치
700 : 근접 센서 800 : 배터리
10 : 머플러 배관 20 : 차량 본체
30 : 냉동탑 40 : 외부 케이스

Claims (5)

  1. 열교환 대상 영역에 마련되며 펠티어 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 상기 열교환 대상 영역으로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재가 구비된 열전소자 열교환부;
    상기 열전소자 열교환부에 연결되어 상기 열전소자 열교환부로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 상기 열전 소자 부재를 열교환시키는 열교환 유닛; 및
    상기 열전소자 열교환부와 상기 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되어 상기 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부를 포함하는 열교환 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전소자 열교환부는,
    상기 열교환 대상 영역에 마련되며 상기 펠티어 효과에 의해 열 또는 냉각 에너지를 발생시키는 상기 열전 소자 부재;
    상기 열전 소자 부재의 일측부에 마련되어 상기 열전 소자 부재와 상기 열교환 매체를 열교환시키는 열교환 블록; 및
    상기 열전 소자 부재의 타측부에 마련되어 상기 열전 소자 부재에서 발생되는 열 또는 냉각에너지를 방출시키는 복수의 방열핀을 포함하는 열교환 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전소자 열교환부는,
    상기 복수의 방열핀을 연결하여 고정시키는 고정 부재; 및
    상기 열전 소자 부재와 상기 복수의 방열핀을 연결하는 영역에 마련되어 상기 열전 소자 부재에서 발생되는 열 또는 냉각 에너지를 상기 복수의 방열핀으로 전달하는 복수의 열전달 홀을 더 포함하는 열교환 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전소자 열교환부는,
    상기 열전 소자 부재가 마련되는 베이스 바디에 마련되어 상기 베이스 바디의 내부에서 발생되는 드레인수를 상기 PCM 열교환부로 배출시키는 드레인 배관을 더 포함하고,
    상기 드레인 배관을 통해 배출되는 드레인수는 상기 열교환 유닛에 마련되는 드레인수 저장부로 전달되어 증발됨으로써 상기 열교환 매체를 냉각시키는 열교환 시스템.
  5. 차량 본체에 마련되는 냉동탑;
    상기 냉동탑에 마련되며 펠티에 효과에 의해 흡열 또는 발열되어 열교환 대상 영역인 상기 냉동탑의 내부로 열 또는 냉각 에너지를 공급시키는 열전 소자 부재가 구비된 열전소자 열교환부;
    상기 열전소자 열교환부에 연결되어 상기 열전소자 열교환부로 열교환 매체를 공급하여 열교환된 상기 열전 소자 부재를 열교환시키는 열교환 유닛;
    상기 열전소자 열교환부와 상기 열교환 유닛을 연결하는 라인에 마련되어 상기 상기 열전소자 열교환부에서 상기 열교환 유닛으로 전달되는 상기 열교환 매체를 열교환시키는 PCM 열교환부; 및
    상기 차량 본체의 머플러 배관에 마련되어 전기를 발생시키는 열전소자 발전부를 포함하는 냉동 탑차.
KR1020200059941A 2020-05-19 2020-05-19 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차 KR102357253B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059941A KR102357253B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059941A KR102357253B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210143035A true KR20210143035A (ko) 2021-11-26
KR102357253B1 KR102357253B1 (ko) 2022-01-28

Family

ID=78700408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200059941A KR102357253B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102357253B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100213121B1 (ko) 1993-04-30 1999-08-02 윤종용 창문형 룸에어컨디셔너의 열전소자를 이용한 냉동싸이클구조
KR20070009019A (ko) * 2005-07-14 2007-01-18 강창규 제어반 냉각기 응축수 증발기
KR20080097379A (ko) * 2008-10-23 2008-11-05 문대식 히트 싱크 제조 방법
KR20100035740A (ko) * 2008-09-29 2010-04-07 최동각 인덕션 워킹코일과 잠열물질의 상변화를 이용한 실내 냉난방기
KR20200022419A (ko) * 2020-02-25 2020-03-03 써멀마스터 주식회사 열전 모듈과 히트 파이프 결합 구조의 냉동기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100213121B1 (ko) 1993-04-30 1999-08-02 윤종용 창문형 룸에어컨디셔너의 열전소자를 이용한 냉동싸이클구조
KR20070009019A (ko) * 2005-07-14 2007-01-18 강창규 제어반 냉각기 응축수 증발기
KR20100035740A (ko) * 2008-09-29 2010-04-07 최동각 인덕션 워킹코일과 잠열물질의 상변화를 이용한 실내 냉난방기
KR20080097379A (ko) * 2008-10-23 2008-11-05 문대식 히트 싱크 제조 방법
KR20200022419A (ko) * 2020-02-25 2020-03-03 써멀마스터 주식회사 열전 모듈과 히트 파이프 결합 구조의 냉동기

Also Published As

Publication number Publication date
KR102357253B1 (ko) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203810826U (zh) 冰箱
KR102357253B1 (ko) 열전 소자와 pcm을 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차
KR101361932B1 (ko) 제상장치를 구비한 냉동기
JP4569545B2 (ja) ショーケース
JP6028220B2 (ja) 冷蔵庫
KR20140090783A (ko) 브라인 열교환형 축냉모듈.
JP2001082852A (ja) 解凍室付冷蔵庫
JP2006338125A (ja) 自動販売機
KR20020019787A (ko) 효율이 뛰어난 차량용 열전 냉·온장고
KR102357251B1 (ko) 열전 소자를 이용한 열교환 시스템 및 냉동 탑차
KR102421892B1 (ko) 냉동·냉장설비용 열전냉각모듈 및 이를 적용한 냉동탑차
KR20160010143A (ko) 냉동기용 제상 시스템 장치
JP4604812B2 (ja) 温度調整装置
KR20140091911A (ko) 축냉모듈을 이용한 브라인 냉각 열교환 시스템
JP2006189209A (ja) 冷却庫
KR20140031585A (ko) 하이브리드 냉장고
KR101863501B1 (ko) 코어 일체형 저전력 실내 온도조절장치
CN207894087U (zh) 能量存储装置及具有其的运输箱
JP2006300398A (ja) 冷却装置
JP2006038385A (ja) 冷却装置
KR102535122B1 (ko) 백신 운송용 냉동 박스
JP3472475B2 (ja) 解凍装置
JP2005003351A (ja) 冷却装置
KR20210050046A (ko) Lng연료 냉동탑차의 lng냉열을 이용한 열교환장치
JP2008040794A (ja) 自動販売機の冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant