KR960000463Y1 - 열전소자를 이용한 열전 냉각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열전소자를 이용한 열전 냉각장치

제 1 도는 본 고안의 바람직한 구조를 보인 전체분해 사시도.

제 2 도는 본 고안의 사용 상태를 예시하는 종단면도.

제 3 도는 종래의 열전소자를 응용 장치의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 금속기판 12 : 열전소자

13 : 단열재 14 : 방열판

15 : 보울트 16 : 방열컴파운드

18 : 덮개체 19 : 냉각팬

본 고안은 반도체소자를 이용한 소형의 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 공급전원에 의해 대응하는 양면이 냉각및 발열의 서로다른 환경을 조성하게 되는 열전소자(Thermal electric Module)의 성질을 이용하여 비교적 단순한 구조이면서도 우수한 발열 또는 냉각기능을 선택적으로 유지할 수 있도록 하는 열전소자를 이용한 열전 냉각(발열)장치에 관한 것이다.

일반적으로 열전소자라 함은, 소수의 무기산업 선진국에서 국방 과학의 일환으로 개발되어 제한적으로 사용되어 오던 반도체로서, 이는 P-N 접합체로 구성되어 있는데 이러한 열전소자는 에너지 보존의 법칙에 의해 노출된 양면이 항상 67°의 온도차이를 유지하고자 하는 성질을 가지고 있다.

때문에 이같은 소자에 소정의 전원을 공급하는 경우 이들 양표면에는 냉각과 발열이라고 하는 서로 상반된 환경이 제공되는 것이다.

더욱이 상기한 열전소자는 인가되는 전원(DC)의 극성을 변화시켜주는 경우 양측의 환경이 서로 바뀌게 되는 특성을 가지고 있어 전원접속 방향에 따라 소자의 이동없이도 냉각과 발열부의 위치를 바꾸어줄 수 있는 것이므로 취급에 세심한 주의가 요구되고 있기도 하다.

이러한 열전소자는, 최근 소형의 가전류에 부분적으로 적용되고 있는데 그 대표적인 응용형태를 든다면 복잡한 구조의 콤프레셔와 냉매구조를 배제시킨 자동차용의 소형 냉장고를 꼽을 수 있다.

즉, 제 3 도는 개략적으로 도시되고 있는 바와 같이 소자의 기본적인 성질을 이용하여 저장실(1)의 상부에 소자취부공간(2)을 확보하고, 이에 적정수의 소자(3)가 저장실 벽면에 밀착되도록 각기 취부하며, 그 상방에는 환기용팬(4)을 설치하여 저장실 내부에 소망하는 온도의 냉각이 형성될수 있도록 구성하고 있는 비교적 단순한 구조를 이루고 있는데, 이와같이 구성하는 경우 냉각및 발열부 모두가 실내에 개방되어 있어 상당한 에너지의 손실을 초래하게 됨은 물론 충분한 냉각효율을 기대할 수 없어 시험제작의 정도에 그치고 있는 실정이었다.

뿐만 아니라 이와같은 소자는, 소자 특성상 노출된 양면의 온도를 67°로 유지하려고 하나 이를 밀폐된 중간에 방치하게 되면 에너지의 치환이 이루어지지 못하게 되므로, 결국 0상태를 나타내게 되는 것이며 이로인해 심각한 전원의 소모만을 유발하게 되기도 한다.

본 고안은 이와같은 종래의 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 열전소자가 가지는 최대의 효율을 그대로 간직한 소형의 열전 냉각장치를 제공하고자 하는데 그 주된 목적이 있는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 최대의 열효율과 함께 향상된 내구성을 가지는 열전 냉각 장치 체결구조를 제공하는데 있다.

한편 상기의 목적들을 달성하기 위한 본 고안의 열전 냉각장치는, 대응하는 양면에 냉각 및 발열의 서로 다른 환경을 제공하는 열전소자를 중심으로 하여 그 저부에는 금속기판을 구비하고, 단열재로서 주위가 밀폐된 열전소자 상부에는 방열판을 구비하여 이들을 체결하며, 그 위에 다시 방열판을 통해 방출되는 열기를 외부로 신속히 방출할수 있도록 냉각팬을 구비하되, 냉각 팬이 취부된 덮개체가 방열판의 상측 일부만을 커버할 수 있도록 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도면중, 제 1 도는 본 고안의 바람직한 실시형태를 보인 열전 냉각장치의 분해 사시도이고, 제 2 도는 본 고안의 사용상태를 예시한 부분 종 단면도로서, 본 고안에 의하면, 비교적 열전도성이 큰 금속기판(11)의 중심부에 열전소자(12)를 적충시켜 구성하고, 그 주변을 열차단성과 방수성이 우수한 단열재(13)로 밀폐시켜, 열전소자(12)의 하부면을 통해 방출되는 냉기가 주의로 유실됨이 없이 금속기판(11)에 충분히 전달될 수 있도록 구성한다.

그리고, 단열재(13)로 둘러 싸여진 열전소자(12)의 상방에는 상반된 조건에 의해 발전소자(12)로부터 발생되는 열기를 신속히 흡수하여 방출할 수 있도록 방열판(14)을 적충시켜 주고나서 금속기판(11)과 방열판(14)을 보울트(15)로서 조립하게 되는데, 이때 사용되는 체결 보울트(15)는 폴리 카보나이트 등과 같은 비전도성의 합성수지재 보울트가 바람직하다.

왜냐하면, 금속성 보울트를 사용하는 경우, 냉각부(COLD SINK)인 금속기판(11)과 발열부(HEAT SINK)인 방열판(14)측의 서로 다른 기온이 금속성 보울트를 통해 서로 교환되어 열전도율을 크게 떨어 트리게 되는 결과를 초래할 수 있기 때문이다.

또한, 열전소자(12)의 상하부면과 각기 밀착되는 상기 금속기판(11)및 방열판(14)의 접촉면에는 열전도성이 우수한 방열 컴파운드(16)를 일정한 두께로 도포하여 줌으로서, 접촉부위의 미세한 융기부를 통한 비접촉면을 보상하게 되는데 이를통해 양방향의 접촉부위는 최상의 열전달 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이와같이 조립되는 방열판(14)의 상부에는 다시 중앙에 공기통로(17)를 관통한 덮개체(18)를 복개시키고 나서 공기통로(17)의 상방에 냉각팬(19)을 조립하여 줌으로서 본 고안의 열전 냉각장치를 완성하게 되는 것이다.

다만, 방열판(14)위에 덮개체(18)를 복개시킴에 있어서, 고려되어야 할 점은, 냉각팬(19)을 통해 흡입된 외부의 찬 공기가 방열부로 원활히 공급될 수 있게 되도록 하여야 하는데 방열판(14)에 충분한 공기 통로를 확보시키기 위하여 냉각팬(19)의 상측 일부만이 덮개체(18)에 의해 가리워지도록 구성하는 것이다.

다시말해, 덮개체(18)에 의해 가리워지는 부분은, 방열판(14)의 융기부(14a) 사이로 외부 찬공기를 공급하여 가열된 방열판(14)을 냉각시키기 위한 공간에 해당되며, 이같은 공간을 구성하기 위해 덮개체(18)를 저면이 개방된 상자형으로 구성함이 적합하다.

한편, 이상에서 살펴본 바와 같이 구성되는 본 고안의 열전냉각 장치를 이용함에 있어서, 공급전원의 극성을 바꾸어주게 되면 냉각 또는 발열 겸용으로 사용할 수 있는 바람직한 구조의 저렴한 열전냉각(발열)장치를 제공할 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 대응하는 양면에 냉각및 발열의 서로 다른 환경을 제공하는 열전소자(Thermal electric Module)를 중심으로하여, 그 저부에는 금속기판을 구비하고, 단열재로 주위가 밀폐된 열전소자 상부에는 방열판을 구비하여 이들을 체결하며, 그위에 다시 방열판을 통해 방출되는 열기를 외부로 신속히 방출할 수 있도록 냉각팬을 구비하되, 냉각팬을 취부된 덮개체가 방열판의 상측 일부만을 커버할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 열전 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 열전소자를 사이에 둔 상기 방열판과 금속기판의 체결수단이 합성수지 보울트 임을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 열전 냉각장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열전소자 상하부 양면과 각기 밀착되는 상기 금속기판 및 방열판의 접촉면에 열전도성이 우수한 방열 컴파운드를 일정한 두께로 도포하여 성함을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 열전 냉각장치.