Abstract
This paper investigated experimentally the performance of cooling systems using thermoelectric and piezoelectric modules for local heating and temperature control, such as a handheld electronic devices. The temperature distribution of the cooling region using thermoelectric modules was measured when the piezoelectric module was and was not with a frequency of 80Hz and 110Hz. The coefficients of performance were also calculated by the temperature results, and the thermo-flow phenomena in the cold region was visualized under the same conditions. The results of the temperature distribution measurements and the coefficient of performance showed that the cooling performance of the cooling system using thermoelectric modules can be improved by operating the piezoelectric module. In addition, when the piezoelectric module was operated based on the result of visualization in the cold region, which was formed by thermoelectric modules, the performance thermoelectric cooling was improved by the thermo-flow formed in the entire cold region as the forced convection of vibration was generated on the local cold region by the piezoelectric module.
본 논문에서는 소형 전자기기와 같은 발열부 온도 제어를 위해 압전 소자와 열전 소자를 이용하여 국소부 냉각 성능을 실험적으로 조사해 보았다. 실험은 열전 소자를 이용하여 실험 영역내에 냉각부를 형성하고, 압전 소자에 80Hz와 110Hz 의 인가주파수를 각각 적용하여, 압전 소자를 작동시켰을 때와 작동시키지 않았을 때 열전 소자에 의해 형성된 시험부의 냉각 영역에서 온도 분포를 측정하였다. 또한, 냉각 영역의 온도측정 결과를 토대로 압전 소자를 적용하였을 때와 적용하지 않았을 때 냉각 영역의 성능 계수를 계산하고, 가시화 장치를 구성한 후 시험부내에 냉각 영역의 열유동 현상도 확인해 보았다. 실험결과, 온도분포 측정 실험 결과와 성능 계수 계산 결과로 부터 압전 소자를 작동하지 않은 경우보다 압전 소자를 작동한 경우에서 냉각 성능이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.. 또한, 가시화 결과를 토대로 열전 소자에 의해 형성된 냉각 영역에 압전 소자를 작동시켰을 경우에 냉각 영역의 국소부에 압전 소자에 의한 상하 진동의 강제 대류 현상이 발생하면서 냉각영역 전체에 고르게 분포하는 유동을 형성하고 냉각 성능이 개선되는 원인을 확인할 수 있었다.