(57)【要約】  本発明の一実施例に係る冷温装置は、下部ケースおよび前記下部ケースと結合される上部ケースを含むケース、前記ケース内に収容され、内部に流入した空気を循環させるファン、前記ケース内に収容され、前記ファンの側面に配置されて前記ファンによって発生した空気の一部を冷却させ、残りの一部を加熱する熱電装置、そして前記熱電装置および前記ファンと連結されて前記熱電装置および前記ファンの駆動を制御する制御部を含み、前記熱電装置は、前記下部ケース側に配置される第１熱伝達部材、前記上部ケース側に配置される第２熱伝達部材および前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材の間に配置される熱電素子を含み、前記ケースは内部に空気が流入する流入口、前記第１熱伝達部材を通過した空気が流れる送風管、前記送風管を通じて流れた空気が排出される送風口、前記第２熱伝達部材を通過した空気が流れる排出管、前記排出管を通じて流れた空気が排出される排出口を含み、前記排出管の底面は所定の地点で高さが互いに異なる傾斜領域を含む。  【選択図】図２
2020528992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部ケースおよび前記下部ケースと結合される上部ケースを含むケース、
前記ケース内に収容され、内部に流入した空気を循環させるファン、
前記ケース内に収容され、前記ファンの側面に配置されて前記ファンによって発生した空気の一部を冷却させ、残りの一部を加熱する熱電装置、そして
前記熱電装置および前記ファンと連結されて前記熱電装置および前記ファンの駆動を制御する制御部を含み、
前記熱電装置は、
前記下部ケース側に配置される第１熱伝達部材、前記上部ケース側に配置される第２熱伝達部材および前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材の間に配置される熱電素子を含み、
前記熱電素子は前記第１熱伝達部材側に配置される第１基板、前記第２熱伝達部材側に配置される第２基板および前記第１基板と前記第２基板の間に交互に配置される複数のＰ型熱電レッグと複数のＮ型熱電レッグを含み、
前記ケースは内部に空気が流入する流入口、前記第１熱伝達部材を通過した空気が流れる送風管、前記送風管を通じて流れた空気が排出される送風口、前記第２熱伝達部材を通過した空気が流れる排出管、前記排出管を通じて流れた空気が排出される排出口を含み、
前記排出管の底面は所定の地点で高さが互いに異なる傾斜領域を含む、冷温装置。
【請求項２】
前記排出管の底面は第１熱伝達部材を通過した空気と前記第２熱伝達部材を通過した空気を分離する分離領域、前記第２熱伝達部材を通過した空気の経路を変換させる折り曲げ領域および前記第２熱伝達部材を通過した空気を前記排出口に排出する排出領域をさらに含み、前記傾斜領域は前記折り曲げ領域と前記排出領域の間に配置される、請求項１に記載の冷温装置。
【請求項３】
前記折り曲げ領域の底面の高さは前記排出領域の底面の高さよりさらに高い、請求項２に記載の冷温装置。
【請求項４】
前記傾斜領域は直線状のスロープ（ｓｌｏｐｅ）、曲率を含むスロープ、階段状の段差のうちいずれか一つの形状を含む、請求項１に記載の冷温装置。
【請求項５】
前記送風口を通じて空気が送風される方向と前記排出口を通じて空気が排出される方向は互いに異なる、請求項１に記載の冷温装置。
【請求項６】
前記送風口は前記下部ケースの第１側面に配置され、前記流入口は前記第１側面と対向する第３側面に配置される、請求項５に記載の冷温装置。
【請求項７】
前記排出口は前記第１側面と第３側面の間の第２側面に配置される、請求項６に記載の冷温装置。
【請求項８】
前記第１側面は前記ファンによって発生した空気が前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材を通過した方向に配置された面である、請求項６に記載の冷温装置。
【請求項９】
前記排出口は前記第２側面のうち前記第１側面より前記第３側面と近い領域に形成される、請求項７に記載の冷温装置。
【請求項１０】
前記排出管の折り曲げ領域は前記第２熱伝達部材を通過した空気が排出される出口から前記排出口まで所定の曲率に曲がって形成される、請求項２に記載の冷温装置。
【請求項１１】
前記排出管は前記下部ケースおよび前記上部ケースの間の空間によって形成され、前記送風管を通じて流れる空気と前記排出管を通じて流れる空気は互いに混ざらない、請求項２に記載の冷温装置。
【請求項１２】
前記排出管の分離領域は第１熱伝達部材を通過した空気が排出される出口および前記第２熱伝達部材を通過した空気が排出される出口の間で、前記熱電装置の前記第１基板および前記第２基板と平行に配置され、前記折り曲げ領域は前記分離領域と前記傾斜領域の間に配置される、請求項２に記載の冷温装置。
【請求項１３】
前記送風管は前記下部ケースの底面および前記分離領域の間に配置される、請求項１２に記載の冷温装置。
【請求項１４】
前記ファンの上面に配置される２以上の緩衝部材をさらに含み、
前記緩衝部材は前記上部ケースと接触する、請求項１に記載の冷温装置。
【請求項１５】
前記上部ケースの内面には２以上の突出部が形成され、
前記緩衝部材は前記突出部と接触する、請求項１４に記載の冷温装置。
【請求項１６】
前記上部ケースおよび前記下部ケースのうち少なくとも一つの外面には複数の溝が配置される、請求項１に記載の冷温装置。
【請求項１７】
前記複数の溝は前記下部ケースの外面のうち前記傾斜領域に対応する領域に形成される、請求項１６に記載の冷温装置。
【請求項１８】
前記下部ケースの複数の溝は所定の傾きおよび所定のパターンを含む、請求項１７に記載の冷温装置。
【請求項１９】
前記溝の深さは前記溝の幅の０．５〜１．５倍である、請求項１８に記載の冷温装置。
【請求項２０】
前記送風口を通じて冷却された空気が排出されると、前記排出口を通じて加熱された空気が排出され、
前記送風口を通じて加熱された空気が排出されると、前記排出口を通じて冷却された空気が排出される、請求項１に記載の冷温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷温装置に関し、より詳細には熱電素子を含む冷温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電現象は材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって発生する現象であって、熱と電気間の直接的なエネルギー変換を意味する。
【０００３】
熱電素子とは熱電現象を利用する素子の総称であり、Ｐ型熱電材料とＮ型熱電材料を金属電極の間に接合させてＰＮ接合ペアを形成する構造を有する。
【０００４】
熱電素子は、電気抵抗の温度変化を利用する素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を利用する素子、電流による吸熱または発熱が発生する現象であるペルチェ効果を利用する素子などに区分され得る。
【０００５】
熱電素子は家電製品、電子部品、通信用部品、アウトドア製品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は冷却用装置、温熱用装置、発電用装置などに適用され得る。
【０００６】
熱電素子が冷却用装置または温熱用装置に適用される場合、装置内に流入した空気は熱電素子の吸熱部側で冷却され、発熱部側で加熱された後に排出される。この時、適切な冷温効果を得るために、冷却された空気と加熱された空気は互いに混合されずに排出されなければならない。このために、装置内部に効率的な空気流路が設計される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が達成しようとする技術的課題は、涼しい空気または暖かい空気を効率的に排出する熱電素子を利用する冷温装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例に係る冷温装置は、下部ケースおよび前記下部ケースと結合される上部ケースを含むケース、前記ケース内に収容され、内部に流入した空気を循環させるファン、前記ケース内に収容され、前記ファンの側面に配置されて前記ファンによって発生した空気の一部を冷却させ、残りの一部を加熱する熱電装置、そして前記熱電装置および前記ファンと連結されて前記熱電装置および前記ファンの駆動を制御する制御部を含み、前記熱電装置は、前記下部ケース側に配置される第１熱伝達部材、前記上部ケース側に配置される第２熱伝達部材および前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材の間に配置される熱電素子を含み、前記熱電素子は前記第１熱伝達部材側に配置される第１基板、前記第２熱伝達部材側に配置される第２基板および前記第１基板と前記第２基板の間に交互に配置される複数のＰ型熱電レッグと複数のＮ型熱電レッグを含み、前記ケースは内部に空気が流入する流入口、前記第１熱伝達部材を通過した空気が流れる送風管、前記送風管を通じて流れた空気が排出される送風口、前記第２熱伝達部材を通過した空気が流れる排出管、前記排出管を通じて流れた空気が排出される排出口を含み、前記排出管の底面は所定の地点で高さが互いに異なる傾斜領域を含む。
【０００９】
前記排出管の底面は第１熱伝達部材を通過した空気と前記第２熱伝達部材を通過した空気を分離する分離領域、前記第２熱伝達部材を通過した空気の経路を変換させる折り曲げ領域および前記第２熱伝達部材を通過した空気を前記排出口に排出する排出領域をさらに含み、前記傾斜領域は前記折り曲げ領域と前記排出領域の間に配置され得る。
【００１０】
前記折り曲げ領域の底面の高さは前記排出領域の底面の高さより高くてもよい。
【００１１】
前記傾斜領域は直線状のスロープ（ｓｌｏｐｅ）、曲率を含むスロープ、階段状の段差のうちいずれか一つの形状を含むことができる。
【００１２】
前記送風口を通じて空気が送風される方向と前記排出口を通じて空気が排出される方向は互いに異なり得る。
【００１３】
前記送風口は前記下部ケースの第１側面に配置され、前記流入口は前記第１側面と対向する第３側面に配置され得る。
【００１４】
前記排出口は前記第１側面と第３側面の間の第２側面に配置され得る。
【００１５】
前記第１側面は前記ファンによって発生した空気が前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材を通過した方向に配置された面であり得る。
【００１６】
前記排出口は前記第２側面のうち前記第１側面より前記第３側面と近い領域に形成され得る。
【００１７】
前記排出管の折り曲げ領域は前記第２熱伝達部材を通過した空気が排出される出口から前記排出口まで所定の曲率に曲がって形成され得る。
【００１８】
前記排出管は前記下部ケースおよび前記上部ケースの間の空間によって形成され、前記送風管を通じて流れる空気と前記排出管を通じて流れる空気は互いに混合されないこともある。
【００１９】
前記排出管の分離領域は第１熱伝達部材を通過した空気が排出される出口および前記第２熱伝達部材を通過した空気が排出される出口の間で、前記熱電装置の前記第１基板および前記第２基板と平行に配置され、前記折り曲げ領域は前記分離領域と前記傾斜領域の間に配置され得る。
【００２０】
前記送風管は前記下部ケースの底面および前記分離領域の間に配置され得る。
【００２１】
前記ファンの上面に配置される２以上の緩衝部材をさらに含み、前記緩衝部材は前記上部ケースと接触することができる。
【００２２】
前記上部ケースの内面には２以上の突出部が形成され、前記緩衝部材は前記突出部と接触することができる。
【００２３】
前記上部ケースおよび前記下部ケースのうち少なくとも一つの外面には複数の溝が配置され得る。
【００２４】
前記複数の溝は前記下部ケースの外面のうち前記傾斜領域に対応する領域に形成され得る。
【００２５】
前記下部ケースの複数の溝は所定の傾きおよび所定のパターンを含むことができる。
【００２６】
前記溝の深さは前記溝の幅の０．５〜１．５倍であり得る。
【００２７】
前記送風口を通じて冷却された空気が排出されると、前記排出口を通じて加熱された空気が排出され、前記送風口を通じて加熱された空気が排出されると、前記排出口を通じて冷却された空気が排出され得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の実施例によると、熱電素子を利用する冷温装置を得ることができる。特に、本発明の実施例に係る冷温装置を利用すれば、送風口を通じての空気の送風および排出口を通じての空気の排出が効率的に行われ得るため、高い性能を有する冷温装置を得ることができる。
【００２９】
また、本発明の実施例によると、騒音が低減し、重さが軽く、デザインがスリムな冷温装置を得ることができる。
【００３０】
本発明の実施例に係る冷温装置は家電製品、電子部品、通信用部品、アウトドア製品などに多様に装着されて適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例に係る冷温装置の斜視図。
【図２】本発明の一実施例に係る冷温装置の分解斜視図。
【図３】本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケース内にファン、熱電装置および制御部が配置された上面図。
【図４】図３の斜視図。
【図５】図３の側面図。
【図６】本発明の一実施例に係る冷温装置の上部ケースの内部の斜視図
【図７】本発明の一実施例に係る冷温装置の上部ケースの外部の斜視図。
【図８】本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケースの内部の斜視図。
【図９】本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケースの外部の斜視図。
【図１０】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電素子の断面図。
【図１１】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電素子の斜視図。
【図１２】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電装置の断面図。
【図１３】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱伝達部材を説明するための図面。
【図１４】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱伝達部材を説明するための図面。
【図１５】本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱伝達部材を説明するための図面。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３３】
ただし、本発明の技術思想は説明される一部の実施例に限定されず、互いに異なる多様な形態で具現され得、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例の構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置換して使うことができる。
【００３４】
また、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）は、明白に特別に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができるであろう。
【００３５】
また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。
【００３６】
本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」で記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。
【００３７】
また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。
【００３８】
このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などが限定されるものではない。
【００３９】
そして、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」される場合も含み得る。
【００４０】
また、各構成要素の「上（うえ）または下（した）」に形成または配置されるものと記載される場合、上（うえ）または下（した）は二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（うえ）または下（した）」で表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
【００４１】
図１は本発明の一実施例に係る冷温装置の斜視図であり、図２は本発明の一実施例に係る冷温装置の分解斜視図である。図３は本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケース内にファン、熱電装置および制御部が配置された上面図を示し、図４は図３の斜視図を示し、図５は図３の側面図を示す。図６は本発明の一実施例に係る冷温装置の上部ケースの内部の斜視図を示し、図７は本発明の一実施例に係る冷温装置の上部ケースの外部の斜視図を示し、図８は本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケースの内部の斜視図を示し、図９は本発明の一実施例に係る冷温装置の下部ケースの外部の斜視図を示す。図１０は本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電素子の断面図であり、図１１は本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電素子の斜視図であり、図１２は本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱電装置の断面図である。図１３〜図１５は本発明の一実施例に係る冷温装置に含まれる熱伝達部材を説明するための図面である。
【００４２】
図１〜９を参照すると、冷温装置１０００は下部ケース２１０および下部ケース２１０と連結される上部ケース２２０を含むケース２００、ケース２００内に収容され、内部に流入した空気を循環させるファン３００、ケース２００内に収容されファン３００の側面に配置されてファン３００によって循環された空気の一部を冷却させ、残りの一部を加熱する熱電装置４００、そして熱電装置４００およびファン３００と連結されて熱電装置４００およびファン３００の駆動を制御する制御部５００を含む。
【００４３】
ファン３００、熱電装置４００および制御部５００はケーブル６００に連結され、ケーブル６００を通じて外部の電源の供給を受けることができる。またはファン３００、熱電装置４００および制御部５００は既装着されたバッテリー部から電源の供給を受けてもよい。
【００４４】
制御部５００は印刷回路基板および印刷回路基板上に搭載された電子部品を含むことができる。制御部５００は通信モジュールを含んでもよく、通信モジュールを通じて外部から受信した信号を利用して熱電装置４００およびファン３００の駆動を制御してもよい。例えば、ブルートゥース、近距離無線通信、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）等であり得る。
【００４５】
熱電装置４００は下部ケース２１０側に配置される第１熱伝達部材４１０、上部ケース２２０側に配置される第２熱伝達部材４２０、そして第１熱伝達部材４１０と第２熱伝達部材４２０の間に配置される熱電素子１００を含む。
【００４６】
図１０〜１２を参照すると、熱電素子１００は下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および上部基板１６０を含む。
【００４７】
下部電極１２０は下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の下面の間に配置され、上部電極１５０は上部基板１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の上面の間に配置される。これにより、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０は下部電極１２０および上部電極１５０によって電気的に連結される。下部電極１２０と上部電極１５０の間に配置され、電気的に連結される一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は単位セルを形成することができる。
【００４８】
例えば、リード線１８１、１８２を通じて下部電極１２０および上部電極１５０に電圧を印加すると、ペルチェ効果によってＰ型熱電レッグ１３０からＮ型熱電レッグ１４０に電流が流れる基板は熱を吸収して冷却部として作用し、Ｎ型熱電レッグ１４０からＰ型熱電レッグ１３０に電流が流れる基板は加熱されて発熱部として作用することができる。
【００４９】
ここで、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はビスマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を主原料として含むビスマステルル（Ｂｉ−Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。Ｐ型熱電レッグ１３０は全体重量１００ｗｔ％に対して、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルル（Ｂｉ−Ｔｅ）系主原料物質９９〜９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１〜１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ−Ｓｅ−Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１〜１ｗｔ％でさらに含むことができる。Ｎ型熱電レッグ１４０は全体重量１００ｗｔ％に対して、セレニウム（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルル（Ｂｉ−Ｔｅ）系主原料物質９９〜９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１〜１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１〜１ｗｔ％でさらに含むことができる。
【００５０】
Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はバルク型または積層型で形成され得る。一般的にバルク型Ｐ型熱電レッグ１３０またはバルク型Ｎ型熱電レッグ１４０は熱電素材を熱処理してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造し、インゴットを粉砕し篩分けして熱電レッグ用粉末を獲得した後、これを焼結し、焼結体をカッティングする過程を通じて得られ得る。積層型Ｐ型熱電レッグ１３０または積層型Ｎ型熱電レッグ１４０は、シート状の基材上に熱電素材を含むペーストを塗布して単位部材を形成した後、単位部材を積層しカッティングする過程を通じて得られ得る。
【００５１】
この時、一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は同じ形状および体積を有したり、互いに異なる形状および体積を有することができる。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０とＮ型熱電レッグ１４０の電気伝導特性が互いに異なるため、Ｎ型熱電レッグ１４０の高さまたは断面積をＰ型熱電レッグ１３０の高さまたは断面積と異ならせて形成してもよい。
【００５２】
本発明の一実施例に係る熱電素子の性能はゼーベック指数で表すことができる。ゼーベック指数（ＺＴ）は数式１のように示すことができる。
【００５３】
【数１】
2020528992.tif 000003
【００５４】
ここで、αはゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］であり、σは電気伝導度［Ｓ／ｍ］であり、α２σはパワー因子（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ２］）である。そして、Ｔは温度であり、ｋは熱伝導度［Ｗ／ｍＫ］である。ｋはａ・ｃｐ・ρで表すことができ、ａは熱拡散度［ｃｍ２／Ｓ］で、ｃｐは比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは密度［ｇ／ｃｍ３］である。
【００５５】
熱電素子のゼーベック指数を得るために、Ｚメーターを利用してＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を利用してゼーベック指数（ＺＴ）を計算することができる。
【００５６】
ここで、下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される下部電極１２０、そして上部基板１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される上部電極１５０は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含み、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さを有することができる。第１電極１２０または第２電極１５０の厚さが０．０１ｍｍ未満の場合、電極として機能が落ちることになって電気伝導性能が低くなり得、０．３ｍｍを超過する場合、抵抗の増加によって伝導効率が低くなり得る。
【００５７】
そして、相互に対向する下部基板１１０と上部基板１６０は絶縁基板または金属基板であり得る。絶縁基板はアルミナ基板または柔軟性を有する高分子樹脂基板であり得る。柔軟性を有する高分子樹脂基板はポリイミド（ＰＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レジン（ｒｅｓｉｎ）のような高透過性プラスチックなどの多様な絶縁性樹脂材を含むことができる。または絶縁基板は織物でもよい。金属基板はＣｕ、Ｃｕ合金またはＣｕ−Ａｌ合金を含むことができる。また、下部基板１１０と上部基板１６０が金属基板である場合、下部基板１１０と下部電極１２０の間および上部基板１６０と上部電極１５０の間にはそれぞれ誘電体層１７０がさらに形成され得る。誘電体層１７０は５〜１０Ｗ／Ｋの熱伝導度を有する素材を含むことができる。
【００５８】
この時、下部基板１１０と上部基板１６０の大きさは異なって形成されてもよい。例えば、下部基板１１０と上部基板１６０のうち一つの体積、厚さまたは面積は他の一つの体積、厚さまたは面積より大きく形成され得る。これにより、熱電素子の吸熱性能または放熱性能を高めることができる。
【００５９】
また、下部基板１１０と上部基板１６０のうち少なくとも一つの表面には放熱パターン、例えば凹凸パターンが形成されてもよい。これにより、熱電素子の放熱性能を高めることができる。凹凸パターンがＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０と接触する面に形成される場合、熱電レッグと基板間の接合特性も向上され得る。
【００６０】
一方、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は円筒状、多角柱状、楕円柱状などを有し得る。
【００６１】
またはＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は積層型構造を有してもよい。例えば、Ｐ型熱電レッグまたはＮ型熱電レッグはシート状の基材に半導体物質が塗布された複数の構造物を積層した後、これを切断する方法で形成され得る。これにより、材料の損失を防止し、電気伝導特性を向上させることができる。
【００６２】
またはＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０はゾーンメルティング（ｚｏｎｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ）方式または粉末焼結方式により製作され得る。ゾーンメルティング方式によると、熱電素材を利用してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造した後、インゴットに徐々に熱を加えて単一方向に粒子が再配列されるようにリファイニングし、徐々に冷却させる方法で熱電レッグを得る。粉末焼結方式によると、熱電素材を利用してインゴットを製造した後、インゴットを粉砕して篩分けして熱電レッグ用粉末を獲得し、これを焼結する過程を通じて熱電レッグを得る。
【００６３】
下部基板１１０は第１熱伝達部材４１０側に配置され、上部基板１６０は第２熱伝達部材４１０側に配置され得る。この時、下部基板１１０は第１熱伝達部材４１０と直接または間接に連結され、上部基板１６０は第２熱伝達部材４２０と直接または間接に連結され得る。
【００６４】
下部基板１１０が吸熱部であり、上部基板１６０が発熱部である場合、第１熱伝達部材４１０を通じて冷却された空気が排出され、第２熱伝達部材４２０を通じて加熱された空気が排出され得る。これとは反対に、下部基板１１０が発熱部であり、上部基板１６０が吸熱部である場合、第１熱伝達部材４１０を通じて加熱された空気が排出され、第２熱伝達部材４２０を通じて冷却された空気が排出され得る。
【００６５】
この時、第１熱伝達部材４１０および第２熱伝達部材４２０は空気との接触面積を広げるための多様な形状で具現され得る。例えば、第１熱伝達部材４１０および第２熱伝達部材４２０は図１３〜図１５で例示する構造を有することができる。図１３〜図１５を参照すると、本発明の実施例に係る熱伝達部材２２００は第１平面２２１０および第２平面２２２０を有する平板状の基材であり、空気流路Ｃ１を形成する少なくとも一つの流路パターン２２００Ａを含むことができる。
【００６６】
図１３〜図１５に図示した通り、流路パターン２２００Ａは一定のピッチＰ１、Ｐ２と高さＴ１を有する曲率パターンが形成されるように基材をフォールディング（ｆｏｌｄｉｎｇ）する構造、すなわち折りたたむ構造で形成され得る。
【００６７】
このように、熱伝達部材２２００の第１平面２２１０および第２平面２２２０には空気が面接触し、流路パターン２２００Ａによって空気が面接触する面積が最大化され得る。
【００６８】
図１３を参照すると、空気が流路方向Ｃ１に流入する場合、空気が第１平面２２１０と第２平面２２２に均一に接触しながら移動して、流路方向Ｃ２に進行され得る。これにより、単純な平板状の基材に比べて空気との接触面が広いため、吸熱や発熱の効果が増加することになる。
【００６９】
本発明の実施例によると、空気の接触面積をさらに増大するために、基材の表面に突出型抵抗パターン２２３０を形成してもよい。
【００７０】
さらに、図１４に図示された通り、抵抗パターン２２３０は空気が流入する方向に一定の傾斜角θを有するように傾いた突出構造物で形成されてもよい。これにより、抵抗パターン２２３０と空気間の摩擦を最大化することができるため、接触面積または接触効率を高めることができる。また、抵抗パターン２２３０の前の部分の基材面に溝２２４０を形成してもよい。抵抗パターン２２３と接触する空気の一部は溝２２４０を通過して基材の前面と後面の間を移動するため、接触面積または接触効率をより一層高めることができる。
【００７１】
抵抗パターン２２３０が第１平面２２１０に形成されるものとして図示されているが、これに限定されず、第２平面２２２０に形成されてもよい。
【００７２】
図１５を参照すると、流路パターンは多様な変形例を有することができる。
【００７３】
例えば、図１５（ａ）のように一定のピッチＰ１で曲率を有するパターンを繰り返し形成されるか、図１５（ｂ）のように尖部を有するパターンが繰り返し形成されるか、図１５（ｃ）および図１５（ｄ）に図示された通り、単位パターンが多角形の構造を有してもよい。図示してはいないが、パターンの表面Ｂ１、Ｂ２に抵抗パターンが形成され得ることは言うまでもない。
【００７４】
図１５では流路パターンが一定の周期および高さを有しているが、これに限定されず、流路パターンの周期および高さＴ１は不均一に変形され得る。
【００７５】
再び図１〜図９を参照すると、本発明の実施例に係る冷温装置１０００は、ケース２００の内部に空気が流入する流入口２３０、第１熱伝達部材４１０を通過した空気が流れる送風管２４０、送風管２４０を通じて流れた空気が排出される送風口２５０、第２熱伝達部材４２０を通過した空気が流れる排出管２６０および排出管２６０を通じて流れた空気が排出される排出口２７０を含み、流入口２３０、送風管２４０、送風口２５０、排出管２６０および排出口２７０は下部ケース２１０上で形成され得、下部ケース２１０および上部ケース２２０の結合によって形成され得る。ここでは、下部ケース２１０と上部ケース２２０がボルトで締結されるものを例示しているが、これに制限されず、下部ケース２１０と上部ケース２２０は多様な方法で結合され得る。
【００７６】
まず、流入口２３０を通じて冷温装置１０００の外部からケース２００の内部に流入した空気はファン３００によって循環し、熱電装置４００側に進行することができる。熱電装置４００に含まれる第１熱伝達部材４１０および第２熱伝達部材４２０は、空気の流路がファン３００側から送風口２５０側に向かう方向に配置され得る。冷温装置１０００が冷却用装置として利用される場合、熱電素子１００の下部基板１１０は吸熱部となって第１熱伝達部材４１０は冷却され、上部基板１６０は発熱部となって第２熱伝達部材４２０は加熱される。これにより、ファン３００によって循環されて熱電装置４００側に進行した空気の一部は第１熱伝達部材４１０を通過して冷却され、他の一部は第２熱伝達部材４２０を通過して加熱され得る。この時、冷却された空気は送風管２４０を経由して送風口２５０に送風され、加熱された空気は排出管２６０を経由して排出口２７０に排出され得る。これとは反対に、冷温装置１０００が温熱用装置として利用される場合、熱電素子１００の下部基板１１０は発熱部となって第１熱伝達部材４１０は加熱され、上部基板１６０は吸熱部となって第２熱伝達部材４２０は冷却される。これにより、ファン３００によって循環されて熱電装置４００側に進行した空気の一部は第１熱伝達部材４１０を通過して加熱され、他の一部は第２熱伝達部材４２０を通過して冷却され得る。この時、加熱された空気は送風管２４０を経由して送風口２５０に送風され、冷却された空気は排出管２６０を経由して排出口２７０に排出され得る。
【００７７】
すなわち、ファン３００によって循環された後第１熱伝達部材４１０を通過した空気は送風管２４０を通じて流れた後に送風口２５０から送風されて、冷却または温熱に利用され得る。そして、第２熱伝達部材４２０を通過した空気は排出管２６０を通じて流れた後排出口２７０から排出されて、外部に捨てられ得る。
【００７８】
本発明の実施例によると、排出管２６０は第２熱伝達部材４２０と排出口２７０の間の所定の地点で傾斜面を含むように形成され得る。これにより、第２熱伝達部材４２０から排出される空気は排出口２７０まで流路抵抗なしに効率的に排出され得る。
【００７９】
さらに具体的には、送風口２５０を通じて空気が排出される方向Ｄ１と排出口２７０を通じて空気が排出される方向Ｄ２は互いに異なり得る。これにより、冷温装置１０００の性能を具現するために冷却または加熱されて送風口２５０に排出された空気および送風口２５０に排出される空気の冷却または加熱のために使われた後に捨てられるために排出管２６０に排出された空気は互いに混ざることがなく、冷却または温熱性能を高めることができる。
【００８０】
このために、送風口２５０は下部ケース２１０の第１側面Ｓ１に配置され、排出口２７０は第１側面Ｓ１と異なる、下部ケース２１０の第２側面Ｓ２に配置され得る。この時、第１側面Ｓ１はファン３００によって循環された後、熱電装置４００によって冷却および加熱された空気が第１熱伝達部材４１０および第２熱伝達部材４２０を通過した後に向かう方向に配置された面であり得る。そして、第２側面Ｓ２は第１側面Ｓ１および第１側面Ｓ１と対向する第３側面Ｓ３の間に配置された面であり得る。
【００８１】
この時、排出口２７０は第２側面Ｓ２のうち第１側面Ｓ１より第３側面Ｓ３と近い領域に形成され得る。例えば、第２側面Ｓ２を２つの領域Ａ１、Ａ２に分けた場合、排出口２７０は領域Ａ２内に配置され得る。これによると、排出口２７０と送風口２５０間の距離が遠くなり、排出口２７０から排出された空気と送風口２５０から送風された空気が互いに混ざらなくなる。
【００８２】
そして、流入口２３０は第１側面Ｓ１と異なる側面、例えば第２側面Ｓ２、第１側面Ｓ１に対向する第３側面Ｓ３または第２側面Ｓ２と対向する第４側面Ｓ４に配置され得、好ましくは第３側面Ｓ３または第４側面Ｓ４に配置され得る。
【００８３】
このように、流入口２３０、送風口２５０および排出口２７０の方向が互いに異なると、送風口２５０に送風された空気または排出口２７０に排出された空気が再び流入口２３０に流れて行く問題を最小化することができるため、冷温装置の冷温性能を高めることが可能である。
【００８４】
図面に図示してはいないが、流入口２３０、送風口２５０および排出口２７０のうちいずれか一つ以上は、選択的に空気の流入または送風または排出方向をさらに制御するための別途の空気移動通路をさらに連結することができる。このような場合、流入口２３０、送風口２５０および排出口２７０に選択的に連結された空気移動通路の最初流入または最終送風または最終排出方向は互いに異なり得る。
【００８５】
一方、本発明の実施例によると、送風管２４０、送風口２５０、排出管２６０だけでなく、排出口２７０も下部ケース２１０に形成され得る。例えば、排出口２７０は下部ケース２１０によって三面が形成され、一面が上部ケース２２０によって覆われ得る。これによると、冷温装置１０００の送風口２５０および排出口２７０がすべて下部ケース２１０に形成されるため、スリムなデザインに製作され得る。このために、排出管２６０は第２熱伝達部材４２０を通過した空気が排出される出口から排出口２７０まで所定の曲率で曲がって傾斜するように形成され得る。このために、排出管２６０は所定地点に形成された少なくとも一つの傾斜面を含むことができる。これにより、第２熱伝達部材４２０を通過した空気は流路抵抗なしに排出管２６０を通じて排出口２７０に排出されることが可能である。排出管２６０は所定の曲率で２回または３回曲がった構造を有することができる。
【００８６】
この時、排出管２６０は下部ケース２１０および上部ケース２２０の結合によって形成され、送風管２４０を通じて流れる空気と排出管２６０を通じて流れる空気は互いに混合されなくてもよい。このために、排出管２６０は下部ケース２１０に含まれた排出管の底面２１２および上部ケース２２０に含まれた排出管のカバー２２２の結合によって形成され得る。この時、排出管の底面２１２は分離領域２１２−１、折り曲げ領域２１２−２、傾斜領域２１２−３および排出領域２１２−４を含むことができ、分離領域２１２−１は第１熱伝達部材４１０を通過した空気が排出される出口および第２熱伝達部材４２０を通過した空気が排出される出口の間で熱電装置４００の下部基板１１０および上部基板１６０と平行に配置されて空気が分離される領域であり得る。送風管２４０は下部ケース２１０の底面および分離領域２１２−１の間で形成され得る。そして、折り曲げ領域２１２−２は分離領域２１２−１から延長され、所定の曲率で曲がって第２熱伝達部材４２０を通過した分離領域２１２−１内の空気の経路を変換させる領域であり得る。そして、傾斜領域２１２−３は折り曲げ領域２１２−２を通過した空気を排出領域２１２−４に移送する領域であって、折り曲げ領域２１２−２を通過した空気の最初高さと排出領域２１２−４に移送された最後空気の高さが異なるように各領域の底面の高さを異なるように形成した領域であり得、排出領域２１２−４に移送された最後空気の高さは折り曲げ領域２１２−２を通過した空気の最初高さより低くてもよい。すなわち、傾斜領域２１２−３が始まる地点の高さは傾斜領域２１２−３が終わる地点の高さより高くてもよい。傾斜領域２１２−３が始まる地点から傾斜領域２１２−３が終わる地点までの高さは線形に低くなったり、非線形に低くなったり、サイクロイド形に低くなったり、階段状に低くなり得る。すなわち、各領域の底面間には直線状のスロープ（ｓｌｏｐｅ）、曲率を含むスロープ、階段状の段差またはスロープと段差の組み合わせられた形状が配置され得る。傾斜領域２１２−３の位置はこれに限定されず、分離領域２１２−１、折り曲げ領域２１２−２、排出領域２１２−４に配置されるか、分離領域２１２−１と折り曲げ領域２１２−２の間に配置され得るが、送風管２４０を通過する空気に熱的影響を最小化するように、好ましくは送風管２４０と遠く離隔した領域、すなわち、排出口２７０と隣接した領域に形成され得る。例えば、第１熱伝達部材４１０を通過した空気が送風管２４０を通じて送風口２５０に排出される方向Ｄ１と反対となる方向に傾斜領域２１２−３が形成され得る。
【００８７】
これにより、分離領域２１２−１によって第１熱伝達部材４１０を通過した空気と第２熱伝達部材４２０を通過した空気は互いに分離され得、第１熱伝達部材４１０を通過した空気は送風口２５０を通じて排出され、第２熱伝達部材４２０を通過した空気は排出口２７０を通じて排出され得る。
【００８８】
一方、本発明の実施例によると、冷温装置１０００はファン３００の上面に配置される２以上の緩衝部材７００をさらに含み、緩衝部材７００は上部ケース２２０と接触することができる。緩衝部材７００は弾性を有する部材であり得、ファン３００の上面に接着または連結され得る。これにより、ファン３００の振動時に上部ケース２２０との接触によって騒音が発生する問題を防止することができる。好ましくは、上部ケース２２０の内面には２以上の突出部２２４が形成され得、緩衝部材７００は突出部２２４と接触することができる。
【００８９】
一方、本発明の実施例によると、下部ケース２１０および上部ケース２２０のうち少なくとも一つの外面には少なくとも一つの溝Ｇが配置され得る。例えば、溝Ｇは上部ケース２２０の複数の外面のうちファン３００の側面に配置される面に形成され得る。この時、ファン３００の側面に配置される面はファン３００の上面に配置される面から所定の傾きを有するように配置され、溝Ｇは所定のパターンを有する複数の溝であり得る。そして、溝Ｇの深さＨは溝Ｇの幅Ｗの０．５〜１．５倍であり得る。このように、ファン３００の側面に配置される面がファン３００の上面に配置される面から所定の傾きを有するように配置されると、上部ケース２２０内にファン３００を安定的に収容しながらも、排出管２６０の流路を容易に設計することができる。そして、溝Ｇは所定のパターンを有し、溝Ｇの深さＨは溝Ｇの幅Ｗの０．５〜１．５倍に形成されると、ケース２００の重さを減らすことができ、材料費を節減しながらも、ケース２００の機械的強度を適切に維持することができる。
【００９０】
または、溝Ｇは下部ケース２１０の複数の外面のうち傾斜領域２１２−３に対応する領域に形成されてもよい。この時、下部ケース２１０に形成された溝Ｇは所定の傾きおよび所定のパターンを有する複数の溝であり得、複数の溝のうち一部の傾きは他の一部の傾きと異なり得る。そして、溝Ｇの深さＨは溝Ｇの幅Ｗの０．５〜１．５倍であり得、複数の溝のうち一部の深さは他の一部の深さと異なり得る。これにより、ケース２００の重さを減らすことができ、材料費を節減しながらも、ケース２００の機械的強度を適切に維持することができ、揺れが発生する応用分野においては装着時の滑りを防止することができるため、堅固な固定が可能となり得る。
【００９１】
前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020528992.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2020528992.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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