KR20230052456A - 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전장부품을 냉각시켜 그 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있는 전장부품의 수명을 연장시키기 위한 냉각장치에 관한 것으로,
하우징(10); 입구(10b)에 설치되고, 외부공기를 입구(10b)를 통해 수납실(10a)로 압송하여 제1,2출구(10c)(10d)로 배출시키는 제1송풍팬(11); 전원공급이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자(12); 입구(10b)로 유입되어 제1출구(10c)로 배출되는 공기를 냉각시켜 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크(13); 쿨싱크(13)를 통과한 공기가 제1출구(10c)로 배출될 수 있도록 유도하는 가이드부재(14); 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)가 매립되는 히트싱크(15); 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 매립되어,쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부와 열교환을 수행하여 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기(16); 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부가 벤츄리효과에 의해 열교환기(16)로 공급될 수 있도록 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 설치되는 제2송풍팬(17); 및 냉매파이프(18a)가 히트싱크(15)와 열교환기(16)에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프(18a) 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 히트싱크(15)에서 증발시키는 냉각시스템(18);을 포함한다.

Description

전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치{Cooling system to extend the life of electronic components}

본 발명은 열전소자에 의해 가열된 전장부품(히트싱크)을 냉각시스템의 냉매로 냉각시켜 이 냉각으로 인한 저온으로 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있는 전장부품의 수명을 연장시키기 위한 냉각장치에 관한 것이다.

스웨덴 과학자 스반테 아레니우스가 발표한 아레니우스 법칙(Arrhenius law)은 부품 노화 주요인이 온도인 경우 사용 환경 온도가 10℃ 내려갈 때마다 수명은 2배 연장된다는 것이다.

물체는 온도가 높을수록 화학 반응은 빠르게 진행된다. 우리가 음식의 부패를 막기 위해 냉장고를 사용하는 것도 화학 반응을 느리게 하기 위해서다.

그러므로, 어떠한 장치에 사용되는 전장부품의 온도를 낮추면 온도가 높을 때보다 수명이 연장되므로, 그의 온도를 낮추는 것이 요구된다.

도 1은 열전소자를 이용한 종래 냉각장치(100)의 구성을 보이고 있다. 이 냉각장치(100)는 공기를 냉각시켜 이 공기 중에 포함된 수증기를 응축 포집하여 제습을 목적으로 한 것으로, 주로 열전소자를 이용한 냉각모듈로 널리 사용되고 있다.

더 구체적으로, 열전소자(110)의 냉각면에 쿨싱크(120)가 밀착되어 있고, 방열면에 히트싱크(130)가 밀착되어 있으며, 쿨싱크(120)와 히트싱크(130)의 일측에는 공기를 압송시켜 쿨싱크(120)와 히트싱크(130)를 통과할 수 있도록 송풍팬(140)이 설치되어 있다.

참고로, 열전소자(110)는 널리 알려진 바와 같이 전원이 공급되면 일측면의 온도가 낮아져 냉각면이 되고, 타측면은 냉각면의 열을 외부로 방출시켜야 하므로 온도가 높은 방열면이 된다.

열전소자(110)의 냉각면에 밀착된 쿨싱크(120)는 냉각 상태를 유지하므로, 송풍팬(140)에 의해 쿨싱크(120)를 통과하는 공기와 열교환을 수행하여 그 공기 중에 포함된 수증기를 응축시켜 그의 포집돌기(121)에 물방울 형태로 포집하여 제습한다. 따라서 쿨싱크(120)를 통과한 공기는 건공기 상태가 된다. 이때 열전소자(110) 방열면에 밀착된 히트싱크(130)는 고온으로 가열된 열을 대기로 방열시키는 데, 송풍팬(140)에 의해 압송된 공기와 열교환을 수행하여 지속적으로 방열된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 냉각장치는 냉각면의 열을 방열시키는 히트싱크(130)가 송풍팬(140)으로 압송된 공기에 의해 공랭식으로 냉각되므로 상온 25℃에서 구동할 때 약 33∼35℃까지 상승하므로 그 방열온도가 상당히 높아 아레니우스 법칙에 따라 수명이 단축될 뿐만 아니라 제습효율이 좋지 못하는 문제가 있었다.

종래 냉각장치의 특허 문헌은 등록특허 제10-1532514호(이하 특허문헌1 이라함.)의 열전소자를 이용한 콤팩트 제습기가 2015년 06월 29일 공고되었다. 상기 특허문헌1은 열전모듈의 냉각면을 이용하여 공기 중의 수증기를 응결 제습하여 부피가 소형화된 제습기를 구현할 수 있으나, 핫싱크(150)는 공랭식으로 냉각되므로 방열온도가 높아 수명이 단축되는 문제와 함께 제습효율이 낮은 문제를 피할 수 없었다.

또한, 종래 다른 특허문헌은 공개특허 제10-2017-0057018호(이하 특허문헌2 이라함.)의 열전소자를 이용한 제습모듈 및 이를 포함하는 제습기가 2017년 05월 24일 공개되었다. 이 특허문헌2의 경우도 방열판(120)이 공랭식으로 냉각되므로 먼저 설명한 특허문헌1과 같은 문제점, 즉 방열판(120)의 방열온도가 높아 수명이 단축되는 문제와 함께 제습효율이 낮은 문제를 피할 수 없었다.

이에 따라 히트싱크의 온도를 더욱 낮추어 그의 수명을 연장시키면서도 쿨싱크의 온도를 낮추어 제습효과를 높일 수 있는 냉각장치가 절설히 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1532514호 대한민국 공개특허 제10-2017-0057018호

이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 냉각장치의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그의 해결하고자 하는 과제는 전장부품(히트싱크)을 공랭식보다 더 낮은 온도로 냉각시켜 이 냉각으로 인한 저온으로 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있는 전장부품의 수명을 연장시키기 위한 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 열전소자 방열면에 밀착된 히트싱크와 열교환기에 냉각시스템의 냉매파이프를 순차적으로 매립하여 이 냉매파이프를 순환하는 냉매가 히트싱크를 냉각시켜 쿨싱크의 온도를 공랭식보다 더 낮추어 제습 효율을 높이고, 또한 쿨싱크를 통과한 냉각된 공기 일부 또는 전부를 열교환기에 공급하여 열교환기를 냉각시킴으로써 냉각장치의 냉각 효율을 높일 수 있는 전장부품의 수명을 연장시키기 위한 냉각장치를 제공함에 있다.

상기 과제의 해결 수단의 일 실시예는 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실을 출입할 수 있도록 수납실과 연통되게 입구와 제1,2출구를 갖는 하우징;

상기 입구에 설치되고, 외부공기를 입구를 통해 수납실로 압송하여 제1,2출구로 배출시키는 제1송풍팬;

상기 수납실에 수용되고, 전원공급이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자;

상기 열전소자의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구로 유입되어 제1출구로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크;

상기 쿨싱크를 통과한 공기가 제1출구로 배출될 수 있도록 유도하는 가이드부재;

상기 열전소자의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템의 냉매파이프가 매립되는 히트싱크;

상기 히트싱크 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크에서 연속된 냉매파이프가 매립되어, 쿨싱크를 통과한 냉기 일부와 열교환을 수행하여 냉매파이프를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기;

상기 쿨싱크를 통과한 냉기 일부가 벤츄리효과에 의해 상기 열교환기로 공급될 수 있도록 쿨싱크와 열교환기 사이에 설치되는 제2송풍팬; 및

냉매파이프가 상기 히트싱크와 열교환기에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기로 압축, 응축기로 응축, 팽창밸브로 팽창시킨 후 상기 히트싱크에서 증발시키는 냉각시스템;을 포함하고,

여기서, 냉매파이프를 순환하는 냉매가 히트싱크를 지날 때 증발하여 히트싱크를 냉각시켜 쿨싱크의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기를 지나면서 쿨싱크에서 일부 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각장치의 냉각효율을 높이는 것;을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단의 다른 실시예는 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실을 출입할 수 있도록 수납실과 연통되게 입,출구를 갖는 하우징;

상기 입구에 설치되고, 전원공급에 의해 구동하여 외부공기를 입구를 통해 수납실로 압송하여 출구로 배출시키는 송풍팬;

상기 수납실에 수용되고, 전원이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자;

상기 열전소자의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구로 유입되어 출구로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크;

상기 열전소자의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템의 냉매파이프가 매립되는 히트싱크;

상기 히트싱크 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크에서 연속된 냉매파이프가 매립되어, 쿨싱크를 통과한 냉기와 열교환을 수행하여 냉매파이프를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기;

상기 히트싱크와 열교환기 사이에 배치되어, 히트싱크를 통과한 공기가 열교환기로 이동하는 것을 차단하는 차단막; 및

냉매파이프가 상기 히트싱크와 열교환기에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기로 압축, 응축기로 응축, 팽창밸브로 팽창시킨 후 상기 히트싱크에서 증발시키는 냉각시스템;를 포함하고,

여기서, 냉매파이프를 순환하는 냉매가 히트싱크를 지날 때 증발하여 히트싱크를 냉각시켜 쿨싱크의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기를 지나면서 쿨싱크에서 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각장치의 냉각효율을 높이는 것;을 특징으로 한다.

본 발명은 쿨싱크에서 포집된 물방울을 집수하여 하우징 외부로 배출될 수 있도록 상기 쿨싱크 하부에 드레인관이 더 설치될 수 있다.

본 발명은 쿨싱크와 열교환기 사이에 벤츄리효과의 효율을 높일 수 있도록 안내부재가 더 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 냉매파이프를 순환하는 냉매로 히트싱크를 냉각시킴으로 공랭식보다 더 낮은 온도로 냉각이 가능하여 이 냉각으로 인한 저온으로 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명은 히트싱크와 열교환기에 냉각시스템의 냉매파이프를 순차적으로 매립하여 이 냉매파이프를 순환하는 냉매가 히트싱크를 냉각시켜 쿨싱크의 온도를 낮추어 제습 효율을 높이고, 쿨싱크를 통과한 냉각된 공기 일부 또는 전부를 열교환기에 공급하여 냉매를 냉각시킴으로써 냉각장치의 냉각 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 열전소자를 이용한 냉각장치 개념도
도 2는 종래 히트싱크의 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치 개념도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치 개념도
도 5는 본 발명의 히트싱크 내부에 냉매파이프가 지그재그식으로 매립된 상태의 도면
도 6은 본 발명의 열교환기를 보인 이미지

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치의 구성을 상세히 설명한다.

상기 도면에서와 같이 본 발명에 따른 일 실시예의 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치(1) 구성은 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실(10a)이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실(10a)을 출입할 수 있도록 수납실(10a)과 연통되게 입구(10b)(10b)와 제1,2출구(10c)(10d)를 갖는 하우징(10);

상기 입구(10b)에 설치되고, 외부공기를 입구(10b)를 통해 수납실(10a)로 압송하여 제1,2출구(140)로 배출시키는 제1송풍팬(11);

상기 수납실(10a)에 수용되고, 전원공급이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자(12);

상기 열전소자(12)의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구(10b)로 유입되어 제1출구(10c)로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크(13);

상기 쿨싱크(13)를 통과한 공기가 제1출구(10c)로 배출될 수 있도록 유도하는 가이드부재(14);

상기 열전소자(12)의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)가 매립되는 히트싱크(15);

상기 히트싱크(15) 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 매립되어, 쿨싱크(13)를 통과한 냉기와 열교환을 수행하여 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기(16);

상기 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부가 벤츄리효과에 의해 상기 열교환기(16)로 공급될 수 있도록 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 설치되는 제2송풍팬(17); 및

냉매파이프(18a)가 상기 히트싱크(15)와 열교환기(16)에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프(18a) 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기(18b)로 압축, 응축기(18c)로 응축, 팽창밸브(18d)로 팽창시킨 후 상기 히트싱크(15)에서 증발시키는 냉각시스템(18);을 포함하고,

여기서, 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 일부 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높인다.

상기 하우징(10)은 내부 수납실(10a)에 부품들을 수납하며, 냉각시스템(18)의 구성에 따라 다양한 모양과 형태를 갖출 수 있다. 하우징(10)은 외부 공기가 출입할 수 있도록 입구(10b)와 제1,2출구(10c)(10d)가 구비되고, 하부에 드레인관(10e)이 관통되게 형성된다.

상기 제1송풍팬(11)은 하우징(10)의 입구(10b) 주변에 설치되고, 전원공급에 의해 휠이 회전하여 외부 공기를 수납실(10a) 내부로 압송하여 제1,2출구(10c)(10d)로 배출시킨다. 상기 제1출구(10c)로 배출되는 냉기를 이용하여 전장부품을 냉각시키면 그 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있다.

상기 열전소자(12)는 전원공급이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되며, 얇은 두께를 가지면서 부피가 작아 주로 소형 냉각시스템(18)에 널리 사용되고 있다. 이러한 열전소자(12)는 방열면의 온도가 낮으면 낮을수록 냉각면의 온도도 그 만큼 낮아지므로 냉각성능이 향상된다. 이는 곧 방열면의 온도가 높으면 높을수록 냉각면의 온도도 그 만큼 높아지므로 냉각성능이 낮아진다는 것과 일치한다. 따라서 열전소자(12)는 냉각성능을 높이기 위해서는 반드시 방열면의 온도를 최대로 낮추는 것이 요구된다.

상기 쿨싱크(13)는 상기 열전소자(12)의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 공기를 냉각시켜 수증기를 응축 포집하는 기능을 한다. 쿨싱크(13)는 열전소자(12)로부터 냉열을 전달받아야 하므로 열전도율이 좋은 금속재로 구성된다. 일례로 알루미늄 또는 구리를 사용할 수 있으며, 구입이 쉽고 가격이 저렴한 알루미늄을 사용하면 좋다. 본 발명의 쿨싱크(13)는 공기와의 접촉면적을 증가시킬 수 있도록 외측에 복수 개의 포집돌기(13a)들이 간격을 두고 배치된다. 쿨싱크(13)의 구성은 이에 한정하지 않고 공기의 흐름을 원할하게 하면서 공기와의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 구조라면 다양한 형태로 제작이 가능하다.

상기 가이드부재(14)는 쿨싱크(13) 하부에 배치되어 쿨싱크(13)를 통과한 공기가 제1출구(10c)로 배출될 수 있도록 공기 흐름을 유도한다. 도면에서는 우측 상부에서 좌측 하부로 경사지게 배치되어 있다. 또한 상기 가이드부재(14)는 상기와 같이 경사지게 배치되어 있으므로 수증기가 포집돌기(13a)에 맺혀 점차 커져 큰 물방울 형태가 되어 낙하할 때 이 물방울을 드레인관(10e) 방향으로 낙하하도록 유도하는 기능을 겸한다.

상기 히트싱크(15)는 열전소자(12)의 방열면에 밀착고정되어 제2송풍팬(17)에 의해 입구(10b)로 유입되어 제2출구(10d)로 배출되는 공기에 의해 공랭식으로 1차 냉각된다. 또한 상기 히트싱크(15)는 1차 공랭식만으로 방열이 부족하므로, 도 5와 같이 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)를 지그재그식으로 매립하여 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매에 의해 2차 냉각토록 하였다. 히트싱크(15)에 매립된 냉매파이프(18a) 구간을 흐르는 냉매는 그 전에 냉각시스템(18)의 압축기(18b)에서 압축, 응축기(18c)에서 응축, 팽창밸브(18d)에서 팽창을 거친 후 히트싱크(15)의 매립 구간을 통과할 때 증발하면서 히트싱크(15)의 열을 빼앗아 그 히트싱크(15)를 냉각시킨다. 이는 곧 에어컨의 실내기로 배출되는 공기의 열을 빼앗아 실내를 냉각시키는 것과 같은 개념이다. 따라서 히트싱크(15)에 매립된 냉매파이프(18a) 구간은 에어컨의 증발기에 대응된다 하겠다.

참고로, 팽창밸브(18d)를 통과한 냉매는 팽창밸브(18d)를 지날 때 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압되므로 히트싱크(15)에 매립된 냉매파이프(18a) 구간을 통과할 때 원활하게 증발하여 히트싱크(15)를 2차 냉각시키게 된다.

상기 열교환기(16)는 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부와 열교환을 수행하여 그 내부에 매립된 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시켜 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높이는 기능을 한다. 상기 열교환기(16)는 여러 가지 형태로 구성될 수 있으며, 일례로 도 6과 같이 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 지그재그식으로 매립된 일반적인 형태로 구성된다. 상기 열교환기(16)는 이미 관련 산업분야에서 널리 사용되고 있는 공지 기술이므로 그 구성에 관한 설명은 생략하기로 한다.

상기 열교환기(16)에 매립된 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매가 쿨싱크(13)에서 공급된 냉기에 의해 냉각되면, 그 냉각된 온도만큼 낮아진 상태로 압축기(18b), 응축기(18c) 및 팽창밸브(18d)를 지나 다시 히트싱크(15)에 매립된 냉매파이프(18a)로 공급되어 히트싱크(15)를 그 온도만큼 더 낮게 냉각시키게 되므로 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높이게 된다.

상기 제2송풍팬(17)은 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부가 벤츄리효과에 의해 상기 열교환기(16)로 공급되게 한다. 그러므로 제2송풍팬(17)은 벤츄리효과가 발생할 수 있는 위치에 설치되는 것은 당연하며, 도면에서는 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 위치한 것을 보이고 있다. 따라서 제2송풍팬(17)이 구동하면 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부가 열교환기(16)로 공급되어 그 내부에 매립된 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키게 된다.

상기 제2송풍팬(17)에 의해 쿨싱크(13)에서 냉각된 냉기 일부가 열교환기(16)로 공급되는 데, 풍량이 너무 강하여 제1출구(10c)로 배출되는 냉기보다 열교환기(16)로 공급되는 냉기가 더 많으면, 제1출구(10c)로 배출되는 냉기량이 부족하여 그에 의해 냉각된 전장부품의 온도를 많이 낮출 수 없는 문제가 있다. 그러므로 사용 조건에 따라 제1출구(10c)로 배출되는 냉기량과 열교환기(16)로 공급되는 냉기량을 선택적으로 조절하는 것이 좋다. 상기 냉기 조절은 제2송풍팬(17)의 설치 위치 또는 풍량 조절로 가능할 것이다.

한편, 본 발명은 상기 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 벤츄리효과의 효율을 높일 수 있도록 안내부재(19)가 더 설치될 수 있다. 상기 안내부재(19)는 2개 사이 틈새가 넓으면 쿨싱크(13)에서 열교환기(16) 공급되는 냉기의 풍속이 감속하여 결국 풍량도 감소하고, 틈새가 좁으면 벤츄리효과가 높아 풍속이 증가하여 풍량도 증가하게 된다. 따라 이 틈새를 선택적으로 조절하여 풍속과 풍량을 사용자의 편의에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

상기 냉각시스템(18)은 냉매파이프(18a) 내부에 프레온가스와 같은 냉매를 충전 순환시키면서 이 냉매를 압축기(18b)에서 압축, 증발기에서 액상의 상태로 응축, 팽창밸브(18d)에서 감압시켜 증발하기 쉬운 상태로 만들고, 이후 증발기에서 증발시켜 그 주변의 열을 빼앗아 냉각시키는 냉각시스템(18)을 사용한다. 이 냉각시스템(18)은 에어컨 등에서 이미 널리 사용되고 있으므로 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예는 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)를 히트싱크(15)와 열교환기(16) 내부에 순차적으로 매립시킨 형태로 배관한다. 이에 따라 본 발명을 구동시키면 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각효율을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 일부 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높이게 된다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치(2)를 설명한다.

본 발명의 다른 실시예는 도 4에 도시된다. 이 실시예는 그의 구성요소 중 하우징(20), 제1송풍팬(11), 열전소자(12), 쿨싱크(13), 히트싱크(15), 열교환기(16), 냉각시스템(18)은 이미 설명한 일 실시예의 구성요소와 동일 내지 극히 유사하고 앞에서 그에 관하여 자세히 설명하였으므로 중복을 피하기 위해 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 하우징(20)은 입구(20b)와 출구(20c)가 구비되는 데, 출구(20c) 위치가 하부 측면에 위치한다.

상기 다른 실시예를 정리하면, 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실(20a)이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실(20a)을 출입할 수 있도록 수납실(20a)과 연통되게 입,출구(20b)(20c)를 갖는 하우징(20);

상기 입구(20b)에 설치되고, 전원공급에 의해 구동하여 외부공기를 입구(20b)를 통해 수납실(20a)로 압송하여 출구(20c)로 배출시키는 제1송풍팬(11);

상기 수납실(20a)에 수용되고, 전원이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자(12);

상기 열전소자(12)의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구(20b)로 유입되어 출구(20c)로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크(13);

상기 열전소자(12)의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)가 매립되는 히트싱크(15);

상기 히트싱크(15) 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 매립되어, 쿨싱크(13)를 통과한 냉기와 열교환을 수행하여 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기(16);

상기 히트싱크(15)와 열교환기(16) 사이에 배치되어, 히트싱크(15)를 통과한 공기가 열교환기(16)로 이동하는 것을 차단하는 차단막(A); 및

냉매파이프(18a)가 상기 히트싱크(15)와 열교환기(16)에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프(18a) 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기(18b)로 압축, 응축기(18c)로 응축, 팽창밸브(18d)로 팽창시킨 후 상기 히트싱크(15)에서 증발시키는 냉각시스템(18);을 포함하고,

여기서, 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높인다.

상기 다른 실시예는 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 전체를 열교환기(16)에 공급하여 열교환기(16)를 통과한 냉매를 일 실시예보다 더 낮은 온도로 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각성능과 냉각시스템(18)의 냉각효율을 한층 높이도록 하였다. 다른 실시예는 쿨싱크(13)에서 냉각된 냉기를 모두 열교환기(16)에 공급하므로 벤츄리효과는 발생하지 않는다.

상기 다른 실시예에서 히트싱크(15)와 열교환기(16) 사이에 배치되는 차단막(A)은 쿨싱크(13)를 통과한 냉기만 열교환기(16)를 통과할 수 있도록 하여, 쿨싱크(13)를 통과한 냉기보다 온도가 높은 히트싱크(15)에서 방열된 온기가 열교환기(16)에 접근하지 못하게 한다. 상기 차단막(A)은 쿨싱크(13)에서 냉각된 공기와 히트싱크(15)에서 가열된 공기를 차단하므로 이들 사이에 열교환이 진행되는 것을 억제할 수 있도록 열전도율이 좋지 않은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 다른 실시예는 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 히트싱크(15)의 방열효율을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높인다. 또한 열교환기(16)를 흐르는 냉매는 쿨싱크(13)에서 냉각된 냉기에 의해 낮은 온도로 냉각되고, 그 낮은 온도만큼 저온상태로 히트싱크(15)를 냉각시키므로 냉각시스템(18)의 냉각효율을 더욱 높이고 이에 따라 결국 쿨싱크(13)의 온도도 낮아져 냉각성능이 더욱 좋아진다.

이상 설명한 본 발명은 히트싱크(15)에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)를 매립하여 이들 온도가 낮은 냉매로 냉각시키므로 공랭식보다 더 낮은 온도로 냉각시키고 또한 쿨싱크(13)에서 냉각된 냉기로 열교환기(16)를 냉각시키므로 히트싱크(15)와 열교환기(16)의 온도를 낮추어 수명을 연장시킬 수 있는 점, 일 실시예의 경우 제1출구(10c)로 배출되는 냉기를 이용하여 전장부품을 냉각시킬 수 있으므로 이에 의해 전장부품의 수명을 연장시킬 수 있는 점을 갖추고 있으므로 진보성을 갖춘 발명이라 하겠다.

1,2 : 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치 10,20 : 하우징
11 : 제1송풍팬 12 : 열전소자
13 : 쿨싱크 14 : 가이드부재
15 : 히트싱크 16 : 열교환기
17 : 제2송풍팬 18 : 냉각시스템
A : 차단막

Claims (3)

1. 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실(10a)이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실(10a)을 출입할 수 있도록 수납실(10a)과 연통되게 입구(10b)와 제1,2출구(10c)(10d)를 갖는 하우징(10);
   상기 입구(10b)에 설치되고, 외부공기를 입구(10b)를 통해 수납실(10a)로 압송하여 제1,2출구(10c)(10d)로 배출시키는 제1송풍팬(11);
   상기 수납실(10a)에 수용되고, 전원공급이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자(12);
   상기 열전소자(12)의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구(10b)로 유입되어 제1출구(10c)로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크(13);
   상기 쿨싱크(13)를 통과한 공기가 제1출구(10c)로 배출될 수 있도록 유도하는 가이드부재(14);
   상기 열전소자(12)의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)가 매립되는 히트싱크(15);
   상기 히트싱크(15) 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 매립되어, 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부와 열교환을 수행하여 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기(16);
   상기 쿨싱크(13)를 통과한 냉기 일부가 벤츄리효과에 의해 상기 열교환기(16)로 공급될 수 있도록 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 설치되는 제2송풍팬(17); 및
   냉매파이프(18a)가 상기 히트싱크(15)와 열교환기(16)에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프(18a) 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기(18b)로 압축, 응축기(18c)로 응축, 팽창밸브(18d)로 팽창시킨 후 상기 히트싱크(15)에서 증발시키는 냉각시스템(18);을 포함하고,
   여기서, 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 일부 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높이는 것;을 특징으로 하는 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치.
   
2. 구성요소들을 내장할 수 있도록 내부에 수납실(10a)이 구비되고, 외부 공기가 상기 수납실(10a)을 출입할 수 있도록 수납실(10a)과 연통되게 입,출구(10b)(10f)를 갖는 하우징(10);
   상기 입구(10b)에 설치되고, 전원공급에 의해 구동하여 외부공기를 입구(10b)를 통해 수납실(10a)로 압송하여 출구(10f)로 배출시키는 제1송풍팬(11);
   상기 수납실(10a)에 수용되고, 전원이 공급될 때 일측이 냉각면 타측이 방열면이 되는 열전소자(12);
   상기 열전소자(12)의 냉각면에 밀착고정되어 냉각되고, 입구(10b)로 유입되어 출구(10f)로 배출되는 공기를 냉각시켜 그 내부에 포함된 수증기를 응축 포집시켜 제습하는 쿨싱크(13);
   상기 열전소자(12)의 방열면에 밀착고정되어 상기 방열면의 열을 방열시키고, 그 내부에 냉각시스템(18)의 냉매파이프(18a)가 매립되는 히트싱크(15);
   상기 히트싱크(15) 하부에 배치되고 복수 개가 병렬로 배치된 열교환판 내부에 히트싱크(15)에서 연속된 냉매파이프(18a)가 매립되어, 쿨싱크(13)를 통과한 냉기와 열교환을 수행하여 냉매파이프(18a)를 흐르는 냉매를 냉각시키는 열교환기(16);
   상기 히트싱크(15)와 열교환기(16) 사이에 배치되어, 히트싱크(15)를 통과한 공기가 열교환기(16)로 이동하는 것을 차단하는 차단막(A); 및
   냉매파이프(18a)가 상기 히트싱크(15)와 열교환기(16)에 순차적으로 매립되고, 냉매파이프(18a) 내부에 충전된 냉매를 순환시키면서 압축기(18b)로 압축, 응축기(18c)로 응축, 팽창밸브(18d)로 팽창시킨 후 상기 히트싱크(15)에서 증발시키는 냉각시스템(18);을 포함하고,
   여기서, 냉매파이프(18a)를 순환하는 냉매가 히트싱크(15)를 지날 때 증발하여 히트싱크(15)를 냉각시켜 쿨싱크(13)의 냉각성능을 높이고, 이후 열교환기(16)를 지나면서 쿨싱크(13)에서 공급된 냉기와 열교환으로 온도가 낮아져 냉각시스템(18)의 냉각효율을 높이는 것;을 특징으로 하는 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 쿨싱크(13)와 열교환기(16) 사이에 공급되는 냉기량을 조절할 수 있도록 안내부재(19)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전장부품 수명 연장을 위한 냉각장치.
   
   
   
   
   
   
   
   

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