KR101883881B1 - Active cooling-teg fusion system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 능동형 냉각 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치는 구동 장치; 상기 구동 장치에 결합되어 상기 구동 장치에서 발생되는 열 에너지를 흡수할 수 있는 제1 상변화 물질; 상기 제1 상변화 물질에 결합되는 제2 상변화 물질을 포함할 수 있다.The present invention relates to an active cooling device. An active cooling device according to an embodiment of the present invention includes a driving device; A first phase change material coupled to the driving device and capable of absorbing thermal energy generated in the driving device; And a second phase change material coupled to the first phase change material.
Description
본 발명은 능동형 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active cooling device.
경량화 및 지능화를 위해서 새롭게 개발되고 있는 교통수단에는 고성능 추진 장치 및 고도화된 전장품 등 많은 에너지가 소요되는 장치들이 좁은 공간에 집적화되어 설치되기 때문에 이로 인해 발생되는 열에너지의 효율적인 관리가 요구된다.Newly developed transportation means for lighter weight and intelligence are required to efficiently manage the heat energy generated because many energy-consuming devices such as a high-performance propulsion device and an advanced electric device are integrated in a narrow space.
따라서, 이와 같은 장치들 안정적인 운행을 위해서는 에너지 효율이 높음과 동시에 작동온도에 대한 제한사항을 유지함으로써, 장치의 온도 균일성을 보장되는 것이 요구된다.Therefore, for such devices to be stable, it is required to ensure the uniformity of the temperature of the device by maintaining the energy efficiency and the limitation on the operating temperature.
교통수단에서 활용되고 있는 종래기술의 냉각방식은 열원(Heat Source)의 발열량에 따라서 아래와 같이 냉각 방법을 달리하여 적용되고 있다.The conventional cooling method used in the transportation means is applied by different cooling methods according to the heat amount of the heat source as follows.
40~1,500W/m2-K (Air cooling), 200~3,000W/m2-K (Phase change), 200~25,000W/m2-K (Liquid cooling) 40 ~ 1,500W / m 2 -K ( Air cooling), 200 ~ 3,000W / m 2 -K (Phase change), 200 ~ 25,000W / m 2 -K (Liquid cooling)
일반적으로, 장치의 온도를 유지하기 위해 작동유체(공기 및 냉각수 등)와 발열체 표면을 접촉시켜 열에너지가 흡수되도록 하며, 흡수된 에너지는 작동유체의 순환을 통해서 외부와의 열교환을 통해서 에너지를 외부로 방출되도록 하여 장치 온도를 유지하는 방식을 이용한다.Generally, in order to maintain the temperature of the apparatus, the working fluid (air, cooling water, etc.) and the surface of the heating element are brought into contact with each other so that the heat energy is absorbed and the absorbed energy is transmitted to the outside through heat exchange with the outside So that the device temperature is maintained.
하지만, 이러한 장치의 온도를 일정 온도 범위 내로 유지하는 방식은 많은 전력이 소모되는 문제점이 있다.However, the method of maintaining the temperature of such a device within a predetermined temperature range consumes a lot of power.
또한, 구동장치에서 발생하는 열은 냉각장치(예: 전력 반도체의 냉각 실패) 장치의 동작을 일시에 정지시켜 사용자의 안전을 위협할 수도 있다.In addition, the heat generated by the driving apparatus may temporarily stop the operation of the cooling apparatus (for example, failure of cooling of the power semiconductor), thereby threatening the safety of the user.
더 나아가, 고열환경에서의 구동 장치의 지속적 운영은 장치의 열적 피로(Thermal Fatigue)를 주기적으로 일으켜 장치의 수명을 단축하게 할 수 있다.Further, continued operation of the drive in a high temperature environment can cause the device to experience a thermal fatigue periodically, which can shorten the life of the device.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 작동 유체(공기 및 냉각수 등)를 순환시키는 방식이 있으나, 작동 유체를 순환시키기 위해 팬(Fan)이나 펌프(Pump)과 같은 구동 수단이 추가되어, 장소의 제약이 따른다.In order to solve such a problem, there is a method of circulating a working fluid (air, cooling water, etc.), but a driving means such as a fan or a pump is added to circulate the working fluid, .
팬(Fan)이나 펌프(Pump)과 같은 구동 수단은 에너지 소모원이면서, 많은 공간을 점유하므로, 좁은 공간 및 밀폐된 공간에서 설치의 제약을 받는 문제점이 있다.Since the driving means such as a fan or a pump occupies a lot of space while being an energy consumption source, there is a problem that installation is limited in a narrow space and a closed space.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 구동 장치에서 발생한 열을 상변화 물질과 열전 소자를 이용하여 재사용함으로써 에너지를 절감하기 위한 것이다According to an aspect of the present invention, an object of the present invention is to reduce energy by reusing heat generated in a driving apparatus by using a phase change material and a thermoelectric element
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 열 교환 장치를 사용하지 않음으로써 공간적 효율을 도모하기 위한 것이다.According to another aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide space efficiency by not using a heat exchange device.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 구동 장치에서 발생한 열이 상변화 물질에 의해 흡수됨으로써, 열 발생에 다른 장치의 열적 피로(Thermal Fatigue) 현상을 감소시키기 위한 것이다.According to another aspect of the present invention, an object of the present invention is to reduce the thermal fatigue phenomenon of other devices in heat generation by absorbing the heat generated in the driving device by the phase change material.
본 발명의 일 측면에 따른 능동형 냉각 장치는 구동 장치; 상기 구동 장치에 결합되어 상기 구동 장치에서 발생되는 열 에너지를 흡수할 수 있는 제1 상변화 물질; 및 상기 제1 상변화 물질에 결합되는 제2 상변화 물질;을 포함한다.An active cooling device according to one aspect of the present invention includes a driving device; A first phase change material coupled to the driving device and capable of absorbing thermal energy generated in the driving device; And a second phase change material bonded to the first phase change material.
능동형 냉각 장치는 상기 제2 상변화 물질과 결합하는 열전소자를 더 포함할 수 있다. The active cooling device may further include a thermoelectric element that couples with the second phase change material.
능동형 냉각 장치는 상기 구동 장치 하부에 형성되는 핀 구조체를 더 포함할 수 있다.The active cooling device may further include a pin structure formed in the lower portion of the driving device.
또한, 제1 상변화 물질의 열에너지를 제2 상변화 물질로 원활하게 전달하게 하기 위해서 상기의 하부 핀과 핀 사이에 역방향의 핀 구조체를 추가적으로 포함할 수 있다.Further, in order to smoothly transfer the thermal energy of the first phase-change material to the second phase-change material, the pin structure may be additionally provided between the lower pin and the pin.
상기 제 1 상변화 물질의 두께는 제2 상변화 물질에 균일한 열량이 전달되어 상호 접촉되는 면의 온도가 일정하게 분포될 수 있는 최소 두께 이상이어야 하며, 이는 핀 구조물의 형상 및 방출되는 열량에 따라 다르다.The thickness of the first phase change material should be equal to or greater than a minimum thickness at which a uniform heat quantity is delivered to the second phase change material so that the temperature of the mutually contacting surface is uniformly distributed. It depends.
상기 제1 상변화 물질의 상변화 온도는 상기 제2 상변화 물질 보다 높을 수 있다.The phase change temperature of the first phase change material may be higher than the second phase change material.
상기 제1 상변화 물질 또는 상기 제2 상변화 물질은, 유기계 상변화 물질, 무기계 상변화 물질, 염수산화물 중 어느 하나가 선택된 물질이거나, 2 이상이 선택되어 혼합되는 물질일 수 있다.The first phase change material or the second phase change material may be a material selected from the group consisting of an organic phase change material, an inorganic phase change material, and a brine oxide, or a material in which two or more are selected and mixed.
본 발명의 일 측면에 따르면, 구동 장치에서 발생한 열을 상변화 물질과 열전 소자를 이용하여 재사용함으로써 에너지를 절감할 수 있다.According to an aspect of the present invention, energy generated by the driving apparatus can be reused by using the phase change material and the thermoelectric element to reduce energy.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 열 교환 장치를 사용하지 않음으로써 공간적 효율을 도모할 수 있다.According to another aspect of the present invention, spatial efficiency can be achieved by not using a heat exchange device.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 구동 장치에서 발생한 열이 상변화 물질에 의해 흡수됨으로써, 열 발생에 다른 장치의 열적 피로(Thermal Fatigue) 현상을 감소시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, the heat generated in the driving device is absorbed by the phase change material, thereby reducing the thermal fatigue phenomenon of other devices in generating heat.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치를 확대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치의 전력 생산 원리를 단계 별로 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d 은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치의 성능 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치에서 온도 계측 위치 를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결과 분석 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7d은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험장치의 사진이다.
도 8a는 본 발명의 제1 비교예에 따른 자연대류에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 제1 실험예에 따른 상변화 물질에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 제1 실험예에 따른 상변화 물질의 상변화 과정을 나타낸 그래프이다.
도 8d는 본 발명의 제1 비교예 및 제1 실험예에 따른 실험장치의 온도 분포를 나타낸 사진이다.
도 8e는 본 발명의 제1 실험예에 따른 시간 경과에 대한 상변화물질의 상변화 과정을 나타낸 사진이다.
도 8f는 본 발명의 제1 비교예와 제1 실험예의 온도 분포를 비교한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 제2 비교예에 따른 자연대류에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 상변화 물질에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9c는 본 발명의 제2 비교예와 제2 실험예의 온도 분포를 비교한 그래프이다.1 is an enlarged view of an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3D are diagrams showing the power generation principle of the active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention in steps.
FIGS. 4A through 4D are schematic views of an apparatus for testing the performance of an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a temperature measurement position in an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a result analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7A to 7D are photographs of an experimental apparatus according to an embodiment of the present invention.
8A is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by natural convection according to a first comparative example of the present invention.
FIG. 8B is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by the phase change material according to the first experimental example of the present invention. FIG.
8C is a graph illustrating a phase change process of the phase change material according to the first experimental example of the present invention.
8D is a photograph showing the temperature distribution of the experimental apparatus according to the first comparative example and the first experimental example of the present invention.
8E is a photograph showing a phase change process of the phase change material with respect to time according to the first experimental example of the present invention.
8F is a graph comparing temperature distributions of the first comparative example and the first empirical example of the present invention.
FIG. 9A is a graph showing temperature distribution over time in cooling by natural convection according to a second comparative example of the present invention. FIG.
FIG. 9B is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by the phase change material according to the second experimental example of the present invention. FIG.
9C is a graph comparing the temperature distributions of the second comparative example and the second experimental example of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term " coupled " is used not only in the case of direct physical contact between the respective constituent elements in the contact relation between the constituent elements, but also means that other constituent elements are interposed between the constituent elements, Use them as a concept to cover each contact.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.The sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
본 발명에 따른 능동형 냉각 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring now to the drawings, wherein like reference numerals designate identical or corresponding parts throughout the several views, It will be omitted.
또한 이하에서 설명한 본 발명의 각각의 실시예는 반드시 하나의 실시예 만을 나타내는 개념이 아니며, 각각의 실시예에 대하여 종속된 실시예들을 포괄하는 개념으로 이해되어야 한다. In addition, each embodiment of the present invention described below is not necessarily a concept of only one embodiment, but should be understood as a concept covering respective embodiments depending on each embodiment.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치및 능동형 냉각 장치가 작동되는 원리를 설명하기로 한다. Hereinafter, the principle of operation of the active cooling device and the active cooling device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
한편, 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어, 상변화 물질은 제1 상변화 물질(200) 및 제2 상변화 물질(300)을 모두 포함하는 개념으로 설명될 수 있다. Meanwhile, in describing one embodiment of the present invention, the phase change material may be described as a concept including both the first
능동형 냉각 장치Active cooling system
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치(1000)를 확대한 도면이다. 1 is an enlarged view of an
이하에서는, 도 1을 참조하여, 능동형 냉각 장치(1000)를 설명하기로 한다. Hereinafter, the
( ( 1)One) 구동장치Driving device
본 발명의 실시예에 따른 구동 장치(100)는 동력을 발생시키는 기계를 포괄하는 개념이다.The driving
예를 들어, 구동 장치(100)는 자동차에서 엔진 또는 전기모터, 철도 차량 등에서 동력차, 전기 구동 철도 차량 내부에 설치된 컨버터 등이 포함될 수 있다. For example, the driving
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동 장치(100)는 상기 제시된 예로 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, the driving
본 발명의 실시예에 따른 구동 장치(100)는 하부에 핀 구조체(101)가 형성될 수 있다.The
(2) PCM(Phase Change Material) (2) PCM (Phase Change Material)
① 제1 ① First 상변화Phase change 물질 matter
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치는 제1 상변화 물질(200)이 상이 변화할 때 잠열을 흡수하는 원리를 이용하여 구동 장치(100)에서 발생되는 열 에너지를 제1 상변화 물질(200)이 흡수함으로써 구동 장치(100)의 온도가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 원리를 이용한 것이다.The active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention can use the principle of absorbing latent heat when the phase of the first
따라서, 제1 상변화 물질(200)은 구동 장치(100)에 결합되어, 구동 장치(100)가 구동시 발생되는 열을 흡수할 수 있다.Accordingly, the first
제1 상변화 물질(200)은 구동 장치(100)가 구동 시 발생되는 열을 흡수하여, 상변화 하는 데 필요한 잠열로 이용한다. The first
이 때, 제1 상변화 물질(200)은 고체 상태에서 액체 상태로 모두 상변화 되는 구간에서 온도는 상승되지 않는다. At this time, the temperature of the first phase-
따라서, 구동 장치(100)가 구동되는 동안 발생되는 열은 제1 상변화 물질(200)에 흡수되어 제1 상변화 물질의 상변화를 위한 에너지로 사용되므로, 구동 장치(100)는 일정 시간이 범위에서는 온도가 급격하게 상승하지 않고, 적정 범위의 온도로 유지될 수 있다.Accordingly, since the heat generated during driving the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 상변화 물질(200)은 구동 장치(100) 하부에 핀 구조체(101)가 더 형성되는 경우, 핀 구조체(101) 주변을 감싸도록 형성될 수 있다. The first
마찬가지로, 구동 장치(100)로부터 전달된 열에 의해 핀 구조체(101)의 온도가 상승하는 경우 제1 상변화 물질(200)이 상변화 되는 구간에서는 핀 구조체(101)의 열을 지속적으로 흡수할 수 있다. Similarly, when the temperature of the
따라서, 핀 구조체(101)는 제1 상변화 물질(200)이 상변화 되는 구간에서는 급격히 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, the
또한, 핀 구조체(101)로 인해 제1 상변화 물질(200)과 접촉되는 면적이 보다 넓어져, 열이 보다 신속하게 제1 상변화 물질(200)에 전달될 수 있으므로, 구동 장치(100)에서 발생되는 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있다.In addition, since the
② 제2 ② The second 상변화Phase change 물질 matter
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200)에 결합될 수 있다. Meanwhile, the second
제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200)에서 발생되는 열을 흡수함으로써, 제1 상변화 물질(200)의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있다. The second
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 상변화 물질(200)은 제2 상변화 물질(300)보다 낮은 온도에서 상변화되는 것이 바람직하다. Meanwhile, the first
제2 상변화 물질(300)은 후술할 열전 소자와 결합되어 열전 소자의 온도가 시켜 전력이 생산되도록 하므로, 제1 상변화 물질(200) 보다 낮은 온도에서 상변화 되는 것이 전력 생산량 측면에서 유리하다. Since the second
이에 대해서는 후술하기로 한다. This will be described later.
③ 제1 ③ First 상변화Phase change 물질과 제2 Substance and the second 상변화 물질의Of phase change material 구성 Configuration
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 상변화 물질(200) 또는 제2 상변화 물질(300)은 유기계 상변화 물질, 무기계 상변화 물질, 염수산화물 중 어느 하나가 선택된 물질이거나, 2 이상이 선택되어 혼합되는 물질일 수 있다.The first
유기계 상변화 물질은 넓은 범위의 온도에서 상변화가 가능한 물질들을 포함하고, 화학적 안정성 및 재활용성 높다. 반면, 유기계 상변화 물질은 무기계에 비하여 낮은 잠열용적을 가진다. Organic phase change materials include materials capable of phase change over a wide range of temperatures, and are highly chemically stable and highly recyclable. On the other hand, organic phase change materials have a lower latent heat capacity than inorganic ones.
상기 무기계 상변화 물질은 유기계보다 높은 잠열 저장성 및 높은 열전도성을 가지나, 고체에서 액체로 상변화시 과냉각 및 부피 변화가 큰 단점이 있다.The inorganic phase change material has a higher latent heat storage property and a higher thermal conductivity than the organic system, but has a disadvantage of large supercooling degree and volume change when the phase is changed from solid to liquid.
상기 유기계 상변화 물질은 파라핀(Paraffin), 에리스리톨(Erythritol), PEG일 수 있다. The organic phase change material may be Paraffin, Erythritol, PEG.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200)에 결합될 수 있다.Meanwhile, the second
제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200)에서 발생되는 열을 흡수함으로써, 제1 상변화 물질(200)의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있다. The second
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 상변화 물질(200)은 제2 상변화 물질(300)보다 낮은 온도에서 상변화되는 것이 바람직하다. Meanwhile, the first
제2 상변화 물질(300)은 후술할 열전 소자와 결합되어 열전 소자의 온도가 시켜 전력이 생산되도록 하므로, 제1 상변화 물질(200) 보다 낮은 온도에서 상변화 되는 것이 전력 생산량 측면에서 유리하다. Since the second
이에 대해서는 후술하기로 한다. This will be described later.
(3) 열전소자(3) Thermoelectric element
본 발명의 실시예에 따른 능동형 냉각 장치는 열전소자(400)를 더 포함할 수 있다. The active cooling apparatus according to the embodiment of the present invention may further include a
열전소자(400)는 2 종류의 금속 또는 반도체의 양 끝을 접합하여 온도차를 주면 열 기전력을 일으킬 수 있는 소자이다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자(400)는 제2 상변화 물질(300)에 결합되어 제2 상변화 물질(300)의 온도는 상승함에 따른 외부와의 온도차를 이용해 열기전력을 발생시킬 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자(400)는 열전대(thermocouple), 열 발전소자(thermoelectric generator)를 포함하고, 바람직하게는 열 발전소자(thermoelectric generator)일 수 있다. The
열 발전소자는 제2 상변화 물질(300)이 방열되면서 버려지는 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있다. The thermal power plant can produce electric power using the waste heat that the second
열 발전소자가 생산한 전력은 회생에너지로 이용될 수 있으며, 회생에너지로 이용될 수 있는 예와 관련해서는 후술하기로 한다.The power generated by the thermal power plant can be used as regenerative energy, and examples that can be used as regenerative energy will be described later.
상기 열전소자(400)는 저온부와 고온부를 포함하고, 저온부(TL)와 고온부(TH)의 온도차는 생산되는 전력량에 비례한다. The
능동형 냉각 장치의 작동 원리How the Active Cooling System Works
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치(1000)의 작동 원리를 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation principle of the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치(1000)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 8은 온도 변화에 따른 상변화 상태를 나타낸 도면이다. 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치(1000)의 전력 생산 원리를 단계 별로 나타낸 도면이다.7 is a schematic view of an
도 9a를 참조하면, 구동 장치(100)에서 발생되는 열은 제1 상변화 물질(200)에 흡수될 수 있다. Referring to FIG. 9A, the heat generated in the
다음으로, 도 9b를 참조하면, 제1 상변화 물질(200)은 구동 장치(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 고체 상태에서 액체 상태로 변하게 된다. Next, referring to FIG. 9B, the first phase-
제1 상변화 물질(200)은 액체 상태로 상태가 변화될 동안 구동 장치(100)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있으며, 이 과정에서 구동 장치(100)의 온도는 낮아진다. The first
한편, 제1 상변화 물질(200)이 구동 장치(100)에서 발생하는 열을 지속적으로 받게 되면, 제1 상변화 물질(200)은 온도가 상승하게 된다. On the other hand, when the first
제1 상변화 물질(200)의 온도가 상승하여 발생된 열은 제2 상변화 물질(300)이 흡수하게 된다. The heat generated by the temperature of the first
여기서, 제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200) 물질보다 상변화 온도가 낮아 제1 상변화 물질(200)가 상변이 하는 과정에서도 일정시간 동안 온도가 상승하지 않고 열을 흡수할 수 있다. The second
다음으로, 도 9c를 참조하면, 제2 상변화 물질(300)이 제1 상변화 물질(200)에서 발생하는 열을 지속적으로 하게 되면, 제1 상변화 물질(200)은 온도가 낮아지고, 제2 상변화 물질(300)은 온도가 높아진다. Next, referring to FIG. 9C, when the second
따라서, 이 과정에서 제1 상변화 물질(200)과 제2 상변화 물질(300) 모두 액체와 고체 상태가 혼합된 상태가 된다. Accordingly, both the first
다음으로, 도 9d를 참조하면, 제2 상변화 물질(300)의 열 흡수가 지속되면, 제1 상변화 물질(200)은 냉각되어 다시 구동장치의 열을 흡수할 수 있다.Next, referring to FIG. 9D, if the heat absorption of the second
한편, 제2 상변화 물질(300)이 제1 상변화 물질(200)로부터 흡수된 열은 열전소자(400)에 전달되어 열전소자(400)가 전기에너지를 생산하도록 할 수 있다.Meanwhile, the heat absorbed from the first
더 나아가, 구동장치(100)의 하부에는 핀 구조체(101)가 형성될 수 있으며, 핀 구조체(101) 주변에는 제1 상변화 물질(200)이 형성될 수 있다. Furthermore, the
이 때, 제1 상변화 물질(200)은 핀 구조체(101)가 구동 장치(100)의 구동에 의해 온도가 상승하게 되면 핀 구조체(101)에서 발생하는 열을 흡수함으로써, 핀 구조체(101)를 냉각시킬 수 있다. The first phase-
또한, 제 1상변화 물질(200)로부터 제2 상변화 물질(300)로의 열에너지 전달을 원활하게 하기 위하여 상기 핀 구조체(101)의 핀과 핀 사이에 역 방향의 핀 구조체를 추가로 형성할 수 있다.Further, in order to smoothly transfer heat energy from the first
이후의 제2 상변화 물질(300)의 제1 상변화 물질(2000의 냉각 과정 및 열전 소자(400)의 전력 생산 과정은 핀 구조체(100)가 없는 경우와 동일하므로, 생략한다. The cooling process of the first phase change material 2000 of the second
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치(1000)는 열전소자(400)에 의해 전기 에너지를 재생산 함으로써, 구동장치(100)에서 발생된 폐열을 재사용할 수 있게 된다. Therefore, the
능동형 냉각 장치의 성능 실험Performance test of active cooling system
도 10a 내지 도 10d 은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치의 성능 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. FIGS. 10A to 10D are views schematically showing an apparatus for testing the performance of an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 냉각 장치에서 온도 계측 위치 를 나타낸 도면이다. 11 is a view showing a temperature measurement position in an active cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 결과 분석 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 12 is a schematic diagram of a result analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 13a 내지 도 13d은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험장치의 사진이다. 13A to 13D are photographs of an experimental apparatus according to an embodiment of the present invention.
(1) (One) 실험 장치 specExperiment device spec
크기(가로*세로*높이)는 215*150*189.9mmSize (width * length * height) is 215 * 150 * 189.9mm
장치의 재질: 알루미늄Material of the device: aluminum
① 핀 구조체의 구성 및 재질: 3개의 핀과 가장지리의 커버핀 2개로 형성, 알루미늄 로 형성① Structure and material of pin structure: It is formed by two pins of three pins and the most geographical cover pin, it is formed of aluminum
② 핀 구조체의 전/후면부를 감싸는 커버: 5mm 두께의 폴리카보네이트 재지로 형상② Cover covering the front and rear sides of the pin structure: 5mm thick polycarbonate sheet
③ 제1 상변화 물질 충전을 위한 용기부 (3) A container for filling the first phase change material
④ 구리 재질의 역핀 구조체 포함④ Copper material with spin pin structure
⑤ 제2 상변화 물질을 수용하기 위한 용기부(5) A container for accommodating the second phase change material
⑥ 상부 커버 (6)⑥ Top cover (6)
⑦ 기타- T-type 열전대⑦ Others - T-type thermocouple
⑧ 열 공급 3개의 봉 카트리지 히터(d=5mm)를 통해 열공급⑧ Heat supply Heat supply through three rod cartridge heater (d = 5mm)
⑨ 열전대와 열화상 카메라를 이용한 결과 분석⑨ Analysis of result using thermocouple and thermal camera
⑩ 열 공급 조건은 고속 철도 차량 내 컨버터의 전력 손실량을 참조하여 정함(10) The heat supply condition is determined by referring to the power loss of the converter in the high-speed railway vehicle
(2) (2) 냉각 성능 실험 방법Cooling performance test method
① 제1 ① First 실험예Experimental Example 및 제1 And the first 비교예Comparative Example
일정시간 열 공급- 1시간 운행시 자연대류(제1 비교예)와 상변화 물질에 의한 냉각(제1 실험예) 성능 비교 분석함(1) Comparison of natural convection (1) and cooling by phase change material (1)
② 제2 ② The second 실험예Experimental Example 및 제2 And the second 비교예Comparative Example
주기적 열 공급(2 cycle)- 1시간 간격으로 운행 시 자연대류(제2 비교예)와 상변화 물질에 의한 냉각(제2 실험예) 성능 비교 분석함 Periodic heat supply (2 cycles) - Performance comparison between natural convection (2 nd comparison example) and cooling by phase change material (2 nd experiment) at 1 hour intervals
(3) 냉각 성능 정량화 방법(3) Method for quantifying cooling performance
① 냉각 효율 ① Cooling efficiency
Cooling Efficiency(%)=(1-T2/T1)*100 (식1)Cooling Efficiency (%) = (1 - T 2 / T 1 ) * 100 (Equation 1)
냉각 효율은 상기의 식으로 도출할 수 있으며, T1 까지 열 공급 시 핀의 가장 하단부에 위치한 지점(S1)에서의 온도 차이로 판단하였다. The cooling efficiency can be derived from the above equation, and it was judged that the temperature difference at the point (S1) located at the lowermost part of the fin when heat was supplied to T1.
따라서, 일정 시간 열 공급 상황에서 본 발명의 실시예에 따른 냉각 효율은 상변화 물질이 투입되었을 때와 그렇지 않은 경우의 온도차를 통해 비교될 수 있다.Therefore, the cooling efficiency according to the embodiment of the present invention can be compared through the temperature difference between when the phase change material is charged and when the phase change material is not charged.
② 냉각 성능 ② Cooling performance
Cooling Performance(%)=(1-T2/T3)*100Cooling Performance (%) = (1-T 2 / T 3 ) * 100
냉각 성능은 자연 대류에 의해 냉각되는 시간 대비 상변화 물질에 의해 냉각되는 시간의 차이를 통해 분석하였다. The cooling performance was analyzed by the difference in time between cooling by the natural convection and cooling by the phase change material.
핀의 가장 하단부에 위치한 지점(S1)에서의 온도를 통한 냉각 성능을 분석하였으며, 상기의 식 2 를 통해 냉각 성능은 정량화 될 수 있다.The cooling performance through the temperature at the point S1 located at the lowermost portion of the fin was analyzed, and the cooling performance can be quantified through Equation (2).
(4) 냉각 성능 실험 결과(4) Cooling performance test results
① 제1 ① First 실험예Experimental Example
도 8a는 본 발명의 제1 비교예에 따른 자연대류에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다. 도 8b는 본 발명의 제1 실험예에 따른 상변화 물질에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.8A is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by natural convection according to a first comparative example of the present invention. FIG. 8B is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by the phase change material according to the first experimental example of the present invention. FIG.
도 8c는 본 발명의 제1 실험예에 따른 상변화 물질의 상변화 과정을 나타낸 그래프이다. 도 8d는 본 발명의 제1 비교예 및 제1 실험예에 따른 실험장치의 온도 분포를 나타낸 사진이다. 도 8e는 본 발명의 제1 실험예에 따른 시간 경과에 대한 상변화물질의 상변화 과정을 나타낸 사진이다. 도 8f는 본 발명의 제1 비교예와 제1 실험예의 온도 분포를 비교한 그래프이다.8C is a graph illustrating a phase change process of the phase change material according to the first experimental example of the present invention. 8D is a photograph showing the temperature distribution of the experimental apparatus according to the first comparative example and the first experimental example of the present invention. 8E is a photograph showing a phase change process of the phase change material with respect to time according to the first experimental example of the present invention. 8F is a graph comparing temperature distributions of the first comparative example and the first empirical example of the present invention.
도 8a를 참조하면, 열 공급이 1시간 동안 지속되었을 때, 상변화 물질이 주입되지 않은 실험장치에서는 핀의 최고 온도 (S1)은 약 113 였으며, 핀의 길이 방향(S1S8)으로 대류에 의한 냉각으로 온도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 8A, when the heat supply was continued for 1 hour, the maximum temperature (S1) of the pin in the experimental apparatus in which the phase change material was not injected was about 113, and the cooling in the longitudinal direction (S1S8) It can be confirmed that the temperature drops.
반면, 상변화 물질을 주입한 경우 핀에서의 최고 온도 (S1)는 약 92로, 자연대류에 의한 냉각 보다 21 낮게 측정되었다. On the other hand, the maximum temperature (S1) at the fin when the phase change material was injected was about 92, which was 21 lower than the cooling by natural convection.
이는 열 공급원에서 발생하는 열을 제1 상변화 물질(200)의 상변화 과정에서 흡수하여 열 공급부의 온도 상승을 감소 시키는 것이다. This is to absorb the heat generated from the heat source during the phase change process of the first
또한, 도8c에 도시된 바와 같이 제1 상변화 물질(200)의 상변화 과정은 열 공급원과 가장 가까운 위치(P1-1)에서 가장 우선적으로 진행되고 점점 멀어질수록 점진적으로 후에 진행되는 것을 확인할 수 있다. Also, as shown in FIG. 8C, the phase change process of the first phase-
더 나아가, 상변화가 모두 진행되어 액체가 된 제1 상변화 물질(200)은 대류 현상에 의해 하부(P1-1) 보다 상부 (P1-4)에서 온도가 높게 나왔다. Further, the first phase-
이를 통해 액체 된 제1 상변화 물질(200)은 대류가 일어나 2차적으로 열 공급원이 냉각되도록 할 수 있다. Through which liquid first
한편, 제2 상변화 물질(300)은 제1 상변화 물질(200)에 결합되어 제1 상변화 물질(200)의 열을 흡수하므로, 제1 상변화 물질(200)의 온도 상승을 지연시킬 수 있다. The second
도 14d를 참조하면, 일정 시간 열 공급에 따른 실험 장치에 대한 실험별 온도 분포를 열화상 카메라를 이용하여 확인할 수 있다. 실험 장치 하단부에서 열 공급에 의해 알루미늄으로 형성된 핀에서 가장 높은 온도가 나타났다. Referring to FIG. 14D, it is possible to confirm the temperature distribution according to the experiment on the experimental apparatus according to the heat supply for a predetermined time, using a thermal imaging camera. At the lower part of the experimental equipment, the highest temperature was seen in the aluminum formed pin by heat supply.
또한, 자연대류에 의한 냉각보다 상변화 물질에 의해 냉각 되는 경우에서 낮은 온도가 나타나는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that a low temperature appears in the case of cooling by the phase change material rather than cooling by natural convection.
이는 열 공급원으로부터 인접한 곳부터 상변화가 일어나는 것을 알 수 있다.It can be seen that the phase change occurs from the adjacent place from the heat source.
도 8e를 참조하면, 실제 실험 장치를 나타내는 사진에서도 시간의 흐름에 따라 장치의 가장자리에서부터 액체 상태로 변하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8E, it can be seen that the photograph of the actual experimental apparatus also changes from the edge of the apparatus to the liquid state with the passage of time.
자연대류에 의한 냉각 대비 상변화 물질에 의한 냉각 효율은 열 공급에 따른 핀(S1)에서의 온도 변화를 통해 도 8f와 같이 확인할 수 있다. Cooling efficiency due to natural convection The cooling efficiency due to the phase change material can be confirmed as shown in FIG. 8f through the temperature change at the fin (S1) according to heat supply.
한편, 자연대류에 의한 경우 핀의 온도는 113℃ 였다. 반편, 상변화 물질에 의한 냉각 효율은 92℃로 냉각 효율이 약 18.6% 높게 나타났다.On the other hand, the temperature of the pin due to natural convection was 113 ° C. The cooling efficiency by half - phase, phase change material was 92 ℃ and the cooling efficiency was about 18.6% higher.
냉각 성능의 경우, 1시간 동안 열 공급 후 냉각 시 액체 상태로 변한 상변화 물질이 다시 고체로 상변화 하면서 발열하면서 냉각 시간이 지연되는 것을 확인할 수 있다.In the case of the cooling performance, it can be confirmed that the phase change material changed into the liquid state upon cooling after the heat supply for 1 hour is phase-changed to solid again, and the cooling time is delayed while being heated.
액체 상변화 물질이 고체로 변할 때 발열 현상에 의해 자연 대류에 의한 냉각 방식보다 냉각 시간이 지연되는 이는 냉각 효과가 지연되는 시점에서의 온도는 전기 구동 차량 내 열 환경성 분석 결과를 통해 냉각 장치의 구동에 영향을 미치지 않는 온도 범위에 있다고 가정하였다.When the liquid phase change material turns into solid, the cooling time is delayed compared with the cooling method by the natural convection due to the exothermic phenomenon. The temperature at the time when the cooling effect is delayed is the temperature of the cooling device In the temperature range that does not affect the temperature.
또한, 본 발명의 상변화 물질이 상기 검토한 금속 나노 입자와 결합된 경우 냉각 성능 및 효율을 더 기대할 수 있다. Further, when the phase change material of the present invention is combined with the metal nanoparticles discussed above, the cooling performance and efficiency can be expected more.
따라서, 상변화 물질에 의한 냉각 성능은 자연 대류 냉각 방식과 상변화 물질을 이용한 냉각 방식이 60℃까지 떨어질 때까지의 시간으로 비교 분석하였으며, 이결과 본 발명의 제1 실험예에 의한 경우가 약 8.6% 향상되었다. Therefore, the cooling performance by the phase change material was compared and compared with the time taken until the cooling method using the natural convection cooling method and the phase change material dropped to 60 캜. According to the first experiment example of the present invention, 8.6%.
② 제2 ② The second 실험예Experimental Example
도 9a는 본 발명의 제2 비교예에 따른 자연대류에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다. 도 9b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 상변화 물질에 의한 냉각에서 시간 경과에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 9A is a graph showing temperature distribution over time in cooling by natural convection according to a second comparative example of the present invention. FIG. FIG. 9B is a graph showing a temperature distribution over time in cooling by the phase change material according to the second experimental example of the present invention. FIG.
도 9c는 본 발명의 제2 비교예와 제2 실험예의 온도 분포를 비교한 그래프이다. 9C is a graph comparing the temperature distributions of the second comparative example and the second experimental example of the present invention.
도 9a를 참조하면, 제2 비교예 따른 자연대류 냉각 방식은 열 공급에 의해 온도가 비례 상승한다. 2회 진행 시 공기의 최고 온도 (P1-3)은 약 86로 제1 상변화 물질(200)에서의 최고온도(P1-3) 보다 낮다. 이는 공기가 상변화 물질 보다 열전도도가 낮아 냉각 효율이 떨어진 것으로 유추된다. Referring to FIG. 9A, in the natural convection cooling method according to the second comparative example, the temperature is proportionally increased by the heat supply. The maximum temperature (P1-3) of the air in the course of two passes is about 86, which is lower than the maximum temperature (P1-3) in the first phase change material (200). It can be deduced that the air has lower thermal conductivity than the phase change material and the cooling efficiency is lowered.
주기적인 열 공급 시 자연대류 냉각 방식은 핀의 온도(S1)가 초기 열 공급 시 온도인 113 보다 13 상승한 126로 측정이 되었으며, 이는 주변 공기의 온도가 상승하였기 때문이다. During the periodic heat supply, the natural convection cooling method measures the temperature (S1) of the pin at 126, which is 13 times higher than the initial heat supply temperature of 113, because the temperature of the ambient air has risen.
도 9b를 참조하면, 주기적 열 공급에 따른 상변화 물질 냉각 방식의 경우 초기 1 시간 도안 열 공급시 상변화 물질의 상변화 현상에 의해 자연대류 냉각 방식에서의 핀 온도(S1) 상승률 보다 완만한 곡선을 띠는 것을 확인할 수 있다. 9B, in the case of the phase change material cooling method according to the periodic heat supply, a curve that is gentler than the rate of increase of the pin temperature S1 in the natural convection cooling method due to the phase change phenomenon of the phase change material at the time of supplying the heat for the first hour, As shown in Fig.
또한 주기적인 열 공급시 상변화물질을 이용한 냉각 방식의 경우 핀에서의 온도(S1)은 초기 열 공급시 온도인 92에서 8 상승한 100로 측정되었다. The temperature (S1) at the fin in the case of the cooling method using the phase change material in the periodical heat supply was measured as 100, which was raised from 92 to 8 at the initial heat supply temperature.
이는 상변화 물질의 열축적 현상에 의한 것으로 유추될 수 있다. This can be deduced by the phenomenon of heat accumulation of the phase change material.
그러나 자연 대류 냉각 방식과 비교했을 때 핀의 온도차(S1)는 약 26이며, 초기 열 공급 시 핀의 온도차(S1)인 21 보다 더 큰 온도차를 보였다. However, when compared with the natural convection cooling method, the temperature difference (S1) of the pin is about 26, and the temperature difference is larger than the temperature difference (S1) of the pin (21) at the initial heat supply.
이는 주기적 열 공급에 대해 상변화 물질의 냉각 효율이 유지되기 때문이다. This is because the cooling efficiency of the phase change material is maintained for the periodic heat supply.
상변화 물질이 액체 상태에서 고체 상태로 변화하면서 발생하는 열에 의해 냉각 성능이 저하되는 현상은 열 공급이 주기적으로 이루어 지면, 초기 열 공급시 상변화 물질이 상변화 과정을 거친 후 액체 상태로 계속 전재하기 때문에 냉각 성능 저하 요인으로 작용하지 않기 때문이다. The phenomenon that the cooling performance is lowered by the heat generated when the phase change material changes from the liquid state to the solid state is that when the heat supply is periodically performed, the phase change material undergoes a phase change process during the initial heat supply, This is because it does not act as a cause of deterioration of cooling performance.
더 나아가, 상변화 물질이 고체 상태로 변하는 경우에서도 상변화 과정에서 발생하는 온도는 낮은 온도 범위에 있으므로, 전기 구동 철도 차량에 적용하여도 장치에 문제를 일으키는 요인으로 작용하지 않을 수 있다.Furthermore, even when the phase change material changes to a solid state, the temperature generated in the phase change process is in a low temperature range, so that even when applied to an electric drive railway vehicle, it may not act as a cause of problems in the apparatus.
상기의 온도 변화를 토대로 주기적 열 공급에 따른 자연대류 냉각 방식과 상변화 물질을 이용한 냉각 방식의 냉각 성능과 냉각 효율을 비교하였다. Based on the above temperature changes, the cooling performance and the cooling efficiency of the natural convection cooling method and the cooling method using the phase change material were compared with the periodical heat supply.
도 9c를 참조하면, 냉각 효율은 1회 가동 시에는 상변화 물질을 이용한 냉각 방식이 18.6% 향상된 결과를 나타냈으며, 2회 가동 시에는 초기 조건 보다 20.6%로 보다 향상된 결과를 나타내었다. Referring to FIG. 9C, the cooling efficiency of the phase change material was improved by 18.6% at one time of operation and 20.6% at the time of two times of operation.
상기 언급한 바와 같이 주기적으로 열 공급이 되면서 상변화 물질에 열이 축적되어 냉각 효율이 저하기 때문이다. As mentioned above, since the heat is periodically supplied to the phase change material, heat is accumulated and the cooling efficiency is lowered.
냉각 성능의 경우, 초기 열 공급에서 상변화 물질이 이용된 경우 냉각 성능은 자연대류 냉각에 의한 경우 보다 8.6% 정도 향상되었으나, 2회차 열 공급 시에는 자연대류 냉각 방식 보다 약 4.2% 정도만 향상된 결과를 보였다. 마찬가지로, 상변화 물질의 열축적에 따른 냉각 성능이 저하로 판단된다. For the cooling performance, the cooling performance was improved by 8.6% compared with the natural convection cooling when the phase change material was used in the initial heat supply. However, the cooling performance was improved by about 4.2% It looked. Likewise, it is judged that the cooling performance due to the heat accumulation of the phase change material is lowered.
또한, 도 9c를 참조하면, 상변화 물질을 이용한 냉각 방식은 자연대류 냉각 방식을 이용한 경우 보다 온도 상승률이 완만한 형태를 띠는 것을 확인할 수 있다.Also, referring to FIG. 9C, it can be seen that the cooling method using the phase change material has a gentler temperature rise rate than that using the natural convection cooling method.
이는 상변화 물질의 상변화 과정에서 흡열을 통해 열 공급부의 온도 상승을 저하시키는 동시에 온도 상승률 또한 지연시키기 때문이다. This is because during the phase change process of the phase change material, the temperature rise of the heat supply part is lowered through the endotherm, and the temperature rise rate is also retarded.
이와 같은 현상을 이용하여 본 발명의 냉각 장치를 전기 구동 차량에 적용하는 경우, 구동부에서 갑작스런 온도 변화 상황에서 효율적인 온도 제어를 가능하게 할 수도 있다. When the cooling device of the present invention is applied to an electrically driven vehicle by using such a phenomenon, it is possible to enable efficient temperature control in a sudden change of temperature in a driving unit.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 구동장치
200: 제1 상변화 물질
300: 제2 상변화 물질
400: 열전소자
1000: 능동형 냉각 장치100: Driving device
200: First phase change material
300: Second phase change material
400: thermoelectric element
1000: Active cooling system
Claims (5)
상기 구동 장치에 결합되어 상기 구동 장치에서 발생되는 열 에너지를 흡수할 수 있는 제1 상변화 물질;
상기 제1 상변화 물질에 결합되고, 상기 제1 상변화 물질보다 낮은 온도에서 상변화 되는 제2 상변화 물질; 및
상기 제2 상변화 물질과 결합하는 열전소자를 포함하는, 능동형 냉각 장치.
drive;
A first phase change material coupled to the driving device and capable of absorbing thermal energy generated in the driving device;
A second phase change material coupled to the first phase change material and phase-changing at a temperature lower than the first phase change material; And
And a thermoelectric device coupled to the second phase change material.
상기 제1 상변화 물질로 열에너지 전달을 촉진하기 위한 구동 장치 하부에 형성되는 핀 구조체와 제1 상변화 물질로부터 2 상변화 물질로의 열에너지 전달을 촉진하기 위한 하부 핀과 핀 사이의 역 방향의 핀 구조체;를 더 포함하는, 능동형 냉각 장치.
The method according to claim 1,
A pin structure formed in a lower portion of a driving device for promoting thermal energy transfer to the first phase change material and a lower pin for promoting thermal energy transfer from the first phase change material to the two- ≪ / RTI > further comprising a structure.
제1 상변화 물질의 상변화 온도는 열원의 허용 운용 온도보다 낮은 온도에서 상변화하는 온도이고,
제2 상변화 물질의 상변화 온도는 계층적인 열순환을 가능케 하기 위해 제1 상변화 물질보다 낮은 온도에서 상변화하는, 능동형 냉각 장치.The method according to claim 1,
The phase change temperature of the first phase change material is a phase that changes at a temperature lower than the permissible operating temperature of the heat source,
Wherein the phase change temperature of the second phase change material changes phase at a lower temperature than the first phase change material to enable hierarchical thermocycling.
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