냉/난방장치{COOLING/HEATING APPARATUS}
본 발명은 냉/난방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체저장부에 저장된 유체를 강제순환부를 통해 냉/열발생부 일측 면에 마련된 냉/열전달부로 유도하여 저온화 또는 고온화시키면서 유체순환경로를 갖는 피냉/난방부 측으로 제공하여 냉방 또는 난방이 이루어지도록 하고, 상기 냉/열발생부 타측 면에 마련된 냉/열방출부를 통해 냉/열발생부에서 발생되는 냉기 또는 열기를 방출시켜 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호하는 한편, 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시키면서 상기 유체저장부로 회귀시켜 한번 더 상기 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함과 동시에, 냉각되거나 가열된 상기 냉/열방출부의 온도가 외부 공간 온도에 영향을 주는 것을 최소화하는 냉/난방장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉/난방장치 특히 전기장판(전기매트)은 절연체 안에 전열선을 넣고 비닐 따위로 싸서 만들어 전열을 발생시키는 장판(매트)을 말한다. 이러한 전기장판(전기매트)은 발열체(열선; 발열선 + 온도감지선)와 온도 조절기(Thyristor(SCR 또는 TRIAC))로 구성되는 것으로, 이 두 가지의 구성으로 이루어진 전기장판은 장판 사이에 전기선이나 코일을 설치해서 발열을 하는 것이다. 그러나, 상기와 같은 전기장판은 외압에 의해 열선이 눌려지거나 과도하게 온도를 높인 상태에서 장시간 사용하는 등으로 인해 과열되거나 누전으로 인해 빈번히 화재가 발생하는 문제점이 있으며, 과도한 전기 사용으로 인해 전기세가 많이 나오게 되는 문제점이 있다. 또한, 발열체(열선; 발열선 + 온도감지선)에서 나타나는 전자파 방출로 인해 인체 또는 주변 전자기기가 악영향을 받게 되는 문제점이 있다. 상기와 같은 전기장판의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 배관을 통해 물을 순환시키면서 물을 저온화하거나 고온화하여 냉/난방이 이루어지도록 하는 냉/난방장치가 소개되었다. 상기 배관을 통해 물을 순환시키면서 물을 저온화하거나 고온화하여 냉/난방이 이루어지도록 하는 냉/난방장치의 종래 기술을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0194421호(온수온돌매트 ; 출원일 : 1999년09월14일)를 예로 들 수 있는데, 상기 온수온돌매트는 저면에는 열손실을 막아주는 단열재(14)와, 상기 단열재(14)의 상부에는 방열관(3)이 삽입될 수 있는 홈이 마련된 방열관보호재(12)를 적층하고, 상기 방열관보호재(12)의 홈에 방열관(3)을 분리주관식으로 배열하고, 상기 방열관(3)의 상부에는 보온재(13)로 적층하고, 상기 보온재(13)의 상부에 매트(1)의 표면온도를 측정하기 위한 온도센서(11)가 구비되고, 외피(15)로 마감되어지는 매트(1)와, 상기 매트(1)의 일측에 매트접속구(2)가 구비되어 상기 매트접속구(2)에 연결관접속구(4)를 삽입하여 연결관(5)을 통해, 물을 가열하고 가열된 물을 매트(1)의 방열관(3)으로 강제 순환하게 하여주는 온수처리기(6)와, 상기 온수처리기(6)를 콘트롤하는 자동온도조절기(8)를 포함하는 온수온돌매트이다. 다음으로, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0115635호(냉온 겸용 매트리스 ; 출원일 : 2012년04월12일)를 예로 들 수 있는데, 상기 냉온 겸용 매트리스는 매트리스의 상부로 탈착 가능하게 설치되며, 내부에는 물이 순환될 수 있는 순환관이 균일한 간격을 이루며 지그재그 형태로 배열 설치된 시트본체; 상기 시트본체의 순환관에 연락되게 어느 일단부가 분리 가능하게 결합되는 연결관체; 상기 연결관체가 결합되는 양단부에 설치되어 상기 연결관체가 분리된 상태에서는 폐쇄되고 상기 연결관체가 결합된 상태에서만 개방되는 일방향밸브가 내장된 연결 컨넥터; 및 상기 연결 컨넥터에 의해 상기 연결관체의 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되며, 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 출력하는 전원공급부(Power Supply Unit)에 의해 전원을 공급받아 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시켜 상기 연결관체를 통해 상기 순환관의 내부를 순환되게 하는 냉난방 컨트롤러를 포함하여 구성되고, 상기 냉난방 컨트롤러는, 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 설치되며, 에이치 브리지 회로부(H-Bridge circuit)에 의해 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 방열팬이 구비된 펠티어 소자와 상기 펠티어 소자에 접촉되게 설치되어 상기 펠티어 소자에 의해 가열되거나 냉각되는 물이 일시 저류되게 하는 저류탱크와 상기 저류탱크를 경유하여 상기 펠티어 소자에 의해 가열 혹은 냉각된 물을 상기 순환관의 내부로 순환시킬 수 있게 하는 스테핑 모터 펌프와 상기 스테핑 모터 펌프에 의해 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있는 물을 저장하는 물탱크 및 상기 물탱크의 수위를 검출할 수 있게 수위검출센서를 설치하고, 순환되는 온수 혹은 냉수의 온도를 감지할 수 있는 온도센서들을 설치하여 된 센서부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온 겸용 매트리스이다. 그러나, 상기와 같은 종래 배관을 통해 물을 순환시키면서 물을 저온화하거나 고온화하여 냉/난방이 이루어지도록 하는 냉/난방장치는 펠티어소자에서 발생되는 열기 또는 냉기를 방출시켜 펠티어소자를 온도 스트레스로부터 보호하여야 하는데, 이때, 방출되는 열기 또는 냉기가 외부 공간 예컨대, 실내 온도에 영향을 주게 되는 문제점이 있다. 즉, 상기 펠티어소자를 이용하여 난방 모드로 사용할 경우, 펠티어소자의 일측 면 부분이 고온으로 되어 순환하는 물을 가열시키고, 가열된 물이 순환관을 흐르면서 시트본체의 온도를 상승시키게 되는데, 이때, 상기 펠티어소자의 타측 면에는 펠티어소자의 특성상 저온으로 되어 냉기를 방출시키게 되므로, 난방을 필요로 하는 공간에서 시트본체는 따뜻해지나 실내 공간의 공기는 방출되는 냉기에 의해 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 난방 모드에서 실내 공기가 오히려 차가워지는 문제점이 있었다. 또한, 상기 펠티어소자는 외압(충격 또는 하중)에 의해 파손되기 쉬워 사용에 주의를 기울여야 하며, 냉/난방장치에서 주된 구성요소인 펠티어소자가 파손되는 경우 냉/난방장치 전체를 교체하여야 하거나, 수리 비용이 많이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은 유체저장부에 저장된 유체를 강제순환부를 통해 냉/열발생부 일측 면에 마련된 냉/열전달부로 유도하여 저온화 또는 고온화시키면서 유체순환경로를 갖는 피냉/난방부 측으로 제공하여 냉방 또는 난방이 이루어지도록 하고, 상기 냉/열발생부 타측 면에 마련된 냉/열방출부를 통해 냉/열발생부에서 발생되는 냉기 또는 열기를 방출시켜 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호하는 한편, 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시키면서 상기 유체저장부로 회귀시켜 한번 더 상기 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함과 동시에, 냉각되거나 가열된 상기 냉/열방출부의 온도가 외부 공간 온도에 영향을 주는 것을 최소화하는 냉/난방장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 냉/열발생부(130)에 의해 저온화 또는 고온화되는 유체가 순환하면서 피냉/난방부(10)의 온도를 조절하도록 된 냉/난방장치(100)에 있어서, 유체저장부(110)에 저장된 유체를 상기 피냉/난방부(10)의 순환경로(11)와 상기 순환경로로 유입되는 유입경로(11') 및 회귀하는 회귀경로(11")로 순환시키는 강제순환부(120); 제어부(170)의 냉방/난방모드 선택에 의해 냉기 또는 온기를 발생시키는 냉/열발생부(130); 상기 냉/열발생부(130)의 일측에 면접 마련되어, 냉기 또는 온기를 상기 유입경로(11')로 이동하는 유체로 전달하여 저온화 또는 고온화시키는 냉/열전달부(140); 상기 냉/열발생부(130)의 타측에 면접 마련되어, 냉/열발생부(130)의 타측에 형성되는 냉기 또는 온기를 외부로 방출시키는 냉/열방출부(150); 상기 냉열방출부(150)의 타측에 마련되어, 상기 회귀경로(11")로 이동하는 유체가 냉/열방출부(150)의 냉기 또는 열기를 흡수하는 냉/열흡수부(160); 전원부(180)에서 상기 냉/열발생부(130)로 공급되는 전원의 극성을 전환하여 냉방/난방모드가 선택되도록 하고, 전원의 레벨을 조절하여 온도 조절이 이루어지도록 하는 한편, 상기 강제순환부(120)의 순환 동작을 제어하는 제어부(170);를 포함하여서 된 냉/난방장치이다.
상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 유체저장부에 저장된 유체를 강제순환부를 통해 냉/열발생부 일측 면에 마련된 냉/열전달부로 유도하여 저온화 또는 고온화시키면서 유체순환경로를 갖는 피냉/난방부 측으로 제공하여 냉방 또는 난방이 이루어지도록 함으로써, 인체 또는 주변 전자기기에 악영향을 주는 전자파가 피냉/난방부에서 방출되는 것을 방지하는 효과를 얻는다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열발생부 타측 면에 마련된 냉/열방출부를 통해 냉/열발생부에서 발생되는 냉기 또는 열기를 방출시켜 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함으로써, 냉/열발생부 예컨대 펠티어소자가 온도 스트레스에 의해 파손되는 것을 방지함과 동시에 수명을 연장시키는 효과를 얻는다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시키면서 상기 유체저장부로 회귀시켜 한번 더 상기 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함으로써, 냉/열발생부가 온도 스트레스에 의해 파손되는 것을 더욱 확실히 방지함과 동시에 수명을 연장시키는 효과를 얻는다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시킴으로써, 냉각되거나 가열된 상기 냉/열방출부의 온도가 외부 공간온도(예 : 실내 온도)에 영향을 주는 것을 최소화하고, 이를 통해 냉방 또는 난방 효율이 저하되는 것을 방지하는 효과를 얻는다. 또한, 본 발명은 외압(충격 또는 하중)에 의해 파손되기 쉬운 냉/열발생부인 펠티어소자를 냉/열방출부가 보호함으로써 외압에 의해 파손되는 것을 방지하는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주요부의 구성을 확대 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주요부의 구성을 조도 구체적으로 도시한 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 동작상태(냉방모드)를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 동작상태(난방모드)를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 구성도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 구성도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 구성도.
이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다. 본 발명인 냉/난방장치(100)는 첨부 도면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 냉/열발생부(130)에 의해 저온화 또는 고온화되는 유체가 순환하면서 피냉/난방부(10)의 온도를 조절하도록 된 냉/난방장치(100)에 있어서, 유체저장부(110)에 저장된 유체를 상기 피냉/난방부(10)의 순환경로(11)와 상기 순환경로로 유입되는 유입경로(11') 및 회귀하는 회귀경로(11")로 순환시키는 강제순환부(120); 제어부(170)의 냉방/난방모드 선택에 의해 냉기 또는 온기를 발생시키는 냉/열발생부(130); 상기 냉/열발생부(130)의 일측에 면접 마련되어, 냉기 또는 온기를 상기 유입경로(11')로 이동하는 유체로 전달하여 저온화 또는 고온화시키는 냉/열전달부(140); 상기 냉/열발생부(130)의 타측에 면접 마련되어, 냉/열발생부(130)의 타측에 형성되는 냉기 또는 온기를 외부로 방출시키는 냉/열방출부(150); 상기 냉열방출부(150)의 타측에 마련되어, 상기 회귀경로(11")로 이동하는 유체가 냉/열방출부(150)의 냉기 또는 열기를 흡수하는 냉/열흡수부(160); 전원부(180)에서 상기 냉/열발생부(130)로 공급되는 전원의 극성을 전환하여 냉방/난방모드가 선택되도록 하고, 전원의 레벨을 조절하여 온도 조절이 이루어지도록 하는 한편, 상기 강제순환부(120)의 순환 동작을 제어하는 제어부(170);를 포함하여서 된 것일 수 있다. 여기서, 본 발명 중 상기 유체는 물과 같은 액체일 수도 있고, 가스와 같은 기체일 수도 있다. 한편, 본 발명 중 상기 유체저장부(110)는 액체 또는 기체 저장용 탱크일 수 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 강제순환부(120)는 유체를 일정한 방향으로 강제 순환시키는 펌프(Pump) 또는 팬(Fan)일 수 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 냉/열발생부(130)는 펠티어소자(131)일 수 있다. 또한, 상기 냉/열발생부(130)는 펠티어소자(131); 상기 펠티어소자(131)의 일측 면 또는 양측 면에 마련되어, 상기 펠티어소자(131)에서 발생된 냉기 또는 온기를 상기 냉/열전도부(140)와 냉/열방출부(150)로 전달하는 온도전달부재(132);를 포함하여서 될 수도 있다. 참고로, 상기 펠티어소자(131)는 전원(전류)을 공급하면 전도성 물질 여러 층의 양끝에 온도차이가 지속되는 현상을 이용한 반도체소자로서, 인가되는 전원의 극성에 따라 일측이 저온화되고 타측은 고온화되거나, 일측이 고온화되고 타측이 저온화되는 것이다. 또한, 상기 온도전달부재(132)는 서멀 그리스(thermal grease), 서멀 컴파운드(thermal compound), 방열 그리스, HTP(heat transfer paste ←열 전달 반죽)일 수도 있고, 점성을 갖는 열전도양면테이프일 수도 있다. 상기에서, 펠티어소자(131)는 판체 또는 블록체로 이루어질 수 있고, 온도전달부재(132)는 점성 또는 점도를 가지고 상기 펠티어소자(131), 냉/열전달부(140), 냉/열방출부(150)에 긴밀히 접착 또는 밀착되면서 표면 또는 내부에 형성된 기공 또는 틈새 부분으로 침투하여 열전도 효율을 증대시키는 것이면 만족한다. 또 한편, 본 발명 중 상기 냉/열전달부(140)는 냉/열발생부(130)의 일측 면에 면접한 상태에서 내부에 마련되는 유입경로(11')로 냉기 또는 온기를 전도시키는 단일의 금속블록 또는 세라믹블록일 수 있다. 또한, 상기 냉/열전달부(140)는 유입경로(11')를 사이에 두고 적층블록체1(141)과 적층블록체2(142)가 적층되면서 유입경로(11')를 외부와 차단시키는 적층블록체일 수 있다. 이때, 상기 적층블록체1(141)는 냉/열발생부(130)의 일측 면에 면접한 상태에서 유입경로(11')로 냉기 또는 온기를 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 열전달체일 수 있고, 상기 적층블록체2(142)는 냉/열발생부(130)의 타측 면 자유공간 방향에서 유입경로(11')로 전도된 냉기 또는 온기가 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열재로 이루어진 열차단체일 수 있다. 또한 이때, 상기 유입경로(11')는 별도의 배관이 지그재그로 형성되어서 상기 적층블록체1(141)과 적층블록체2(142) 사이에 면접하면서 위치할 수도 있고, 상기 적층되는 적층블록체1(141)과 적층블록체2(142)의 대응되는 면에 지그재그의 홈이 형성되어, 접하였을 때 유체의 흐름 경로가 형성되는 것일 수도 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 냉/열방출부(150)는 일측은 평면이고 타측은 냉각핀(151)이 형성된 방열판으로서, 상기 냉/열발생부(130)와 접하는 면의 사방 모서리 부분에 돌출되어, 상기 냉/열전달부(140)와의 사이에 냉/열발생부(130)가 수용되는 공간을 제공하는 한편, 외압이 냉/열발생부(130)로 직접 전달되는 것을 방지하는 지지부재(152)가 마련된 것일 수 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 냉/열흡수부(160)는 냉/열방출부(150)의 타측 면(냉각핀 방향)에 면접한 상태에서 내부에 마련되는 회귀경로(11")로 냉기 또는 온기를 전도시키는 단일의 금속블록 또는 세라믹블록일 수 있다. 또한, 상기 냉/열흡수부(160)는 회귀경로(11")를 사이에 두고 적층블록체3(161)과 적층블록체4(162)가 적층되면서 회귀경로(11")를 외부와 차단시키는 적층블록체일 수 있다. 이때, 상기 적층블록체4(161)는 냉/열방출부(150)의 일측 면에 면접한 상태에서 회귀경로(11")로 냉기 또는 온기를 전도시키는 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 열전달체일 수 있고, 상기 적층블록체3(142)은 냉/열방출부(150)의 타측 면 자유공간 방향에서 회귀경로(11')로 전도된 냉기 또는 온기가 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열재로 이루어진 열차단체일 수 있다. 이때 또한, 상기 적층되는 적층블록체3(161)과 적층블록체4(162)의 대응되는 면에 지그재그의 홈이 형성되어, 접하였을 때 유체의 흐름 경로가 형성되는 것일 수도 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 제어부(170)는 전원부(180)에서 상기 냉/열발생부(130)로 공급되는 전원의 극성을 전환하여 냉방/난방모드가 선택되도록 하고, 전원의 레벨을 조절하여 온도 조절이 이루어지도록 하는 모드선택버튼과 상기 모드선택버튼에 의해 전원의 극성을 전환시키는 스위치(기구 회로적 또는 프로그램적 스위치)와 상기 강제순환부(120)의 순환 동작을 제어하는 순환스위치와 순환속도스위치 및 상기 냉방/난방모드 선택과 강제순환부(120)의 동작으로 제어하는 프로그램이 탑재된 마이컴을 포함하는 것일 수 있다. 또 한편, 본 발명 중 상기 전원부(180)는 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 출력하는 전원공급유닛(Power Supply Unit)일 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명은 전술한 바와 같이, 냉/열발생부(130)에 의해 저온화 또는 고온화되는 유체가 순환하면서 피냉/난방부(10)의 온도를 조절하도록 된 냉/난방장치(100)에 있어서, 유체저장부(110)에 저장된 유체를 상기 피냉/난방부(10)의 순환경로(11)와 상기 순환경로로 유입되는 유입경로(11') 및 회귀하는 회귀경로(11")로 순환시키는 강제순환부(120); 제어부(170)의 냉방/난방모드 선택에 의해 냉기 또는 온기를 발생시키는 냉/열발생부(130); 상기 냉/열발생부(130)의 일측에 면접 마련되어, 냉기 또는 온기를 상기 유입경로(11')로 이동하는 유체로 전달하여 저온화 또는 고온화시키는 냉/열전달부(140); 상기 냉/열발생부(130)의 타측에 면접 마련되어, 냉/열발생부(130)의 타측에 형성되는 냉기 또는 온기를 외부로 방출시키는 냉/열방출부(150); 상기 냉열방출부(150)의 타측에 마련되어, 상기 회귀경로(11")로 이동하는 유체가 냉/열방출부(150)의 냉기 또는 열기를 흡수하는 냉/열흡수부(160); 전원부(180)에서 상기 냉/열발생부(130)로 공급되는 전원의 극성을 전환하여 냉방/난방모드가 선택되도록 하고, 전원의 레벨을 조절하여 온도 조절이 이루어지도록 하는 한편, 상기 강제순환부(120)의 순환 동작을 제어하는 제어부(170);를 포함하여서 된다. 이와 같은 본 발명은 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(170)의 각 스위치를 통해 냉방모드와 온도를 설정하면, 제어부(170)의 마이컴이 강제순환부(120)를 동작시켜 유체저장부(110)에 저장된 유체를 유입경로(11')와 피냉/난방부(10)의 순환경로(11) 및 회귀경로(11")로 순환시킨다. 이와 동시에, 상기 제어부(170)의 마이컴은 냉/열발생부(130)에 전원을 공급(+,-)하여, 상기 냉/열발생부(130)의 일측 방향 즉 냉/열전도부(140) 방향 부분의 온도를 하강시키고, 이에 따라 상기 냉/열전도부(140)의 적층블록체1(141) 부분으로 전도된 냉기가 유입경로(11')에 전도되어, 상기 유입경로(11')로 흐르는 유체를 저온화시킨다. 상기와 같이 저온화된 유체가 피냉/난방부(10)의 순환경로(11)로 흐르면서 피냉/난방부(10)의 온도를 다운시켜 냉방이 이루어지도록 한다. 이때, 상기 냉/열발생부(130)의 타측 즉 냉/열방출부(150) 방향 부분의 온도는 펠티어효과에 의해 반대로 상승하게 되고, 이에 따라 상기 냉/열방출부(150) 부분으로 전도된 열기가 자유공간으로 방출되고, 상기와 같이 방출되는 과정에서 잔류하는 열기는 상기 냉/열흡수부(160)의 적층블록체3(161) 부분으로 전도된 후 회귀경로(11")로 전도되어, 상기 적층블록체3(161) 및 회귀경로(11")로 흐르는 유체로 흡수 즉 열교환을 통해 방열 효율이 극대화되고, 단열재로 이루어진 적층블록체4(162)는 온기(열)이 외부로 전달되는 것을 방지하게 된다. 반대로, 본 발명은 첨부 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(170)의 각 스위치를 통해 난방모드와 온도를 설정하면, 제어부(170)의 마이컴이 강제순환부(120)를 동작시켜 유체저장부(110)에 저장된 유체를 유입경로(11')와 피냉/난방부(10)의 순환경로(11) 및 회귀경로(11")로 순환시킨다. 이와 동시에, 상기 제어부(170)의 마이컴은 냉/열발생부(130)에 전원을 공급(-,+)하여, 상기 냉/열발생부(130)의 일측 방향 즉 냉/열전도부(140) 방향 부분의 온도를 상승시키고, 이에 따라 상기 냉/열전도부(140)의 적층블록체1(141) 부분으로 전도된 온기가 유입경로(11')에 전도되어, 상기 유입경로(11')로 흐르는 유체를 고온화시킨다. 상기와 같이 고온화된 유체가 피냉/난방부(10)의 순환경로(11)로 흐르면서 피냉/난방부(10)의 온도를 상승시켜 난방이 이루어지도록 한다. 이때, 상기 냉/열발생부(130)의 타측 즉 냉/열방출부(150) 방향 부분의 온도는 펠티어효과에 의해 반대로 하강하게 되고, 이에 따라 상기 냉/열방출부(150) 부분으로 전도된 냉기가 자유공간으로 방출되고, 상기와 같이 방출되는 과정에서 잔류하는 냉기는 상기 냉/열흡수부(160)의 적층블록체3(161) 부분으로 전도된 후 회귀경로(11")로 전도되어, 상기 적층블록체3(161) 및 회귀경로(11")로 흐르는 유체로 흡수 즉 열교환을 통해 냉각 효율이 극대화되고, 단열재로 이루어진 적층블록체2(162)는 냉기가 외부로 전달되는 것을 방지하게 된다. 참고로, 상기 펠티어효과를 설명하면, 도체나 반도체의 온도는 주로 자유전자(빨간색 상태의 전자)의 에너지가 얼마나 많이 있는가에 의해서 결정되어, 자유전자의 평균에너지(평균 운동에너지)가 높으면 온도가 높고, 평균에너지가 낮으면 온도가 낮다. 물론 원자핵도 온도에 따라 움직이는 진동량이 변하기는 하지만 상대적으로 자유전자의 움직임 변화보다 훨씬 적기 때문에 고체의 온도에 훨씬 적게 기여한다. 상기 펠티어효과는 자유전자들이 에너지에 의해서 온도가 변하기 때문에 나타나는 현상으로서, 전류에 의한 발열과 흡열을 설명하자면, 에너지가 낮은 곳에서 높은 곳으로 전자가 올라가고, 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자가 내려간다. 이때 올라가고 내려가는 에너지 차이만큼 흡열반응과 발열반응이 생긴다. 예로, 금속들에 전기를 흘려주면, 금속A와 금속B의 접합부에서는 금속A 속에 있는 자유전자들이 금속B의 자유전자들 속으로 몰려 올라간다. 그리고 금속B와 금속A의 접합부에서는 금속B 속의 자유전자들이 금속A의 자유전자들 속으로 몰려 들어간다. 이때, 흡열반응과 발열반응이 일어나는 이유는 온도가 같은 하나의 금속 안에서도 전자들의 속도는 각양각색으로 다르다. 매우 빠른 자유전자도 있고, 매우 느린 자유전자도 있다. 온도는 이 모든 자유전자들의 속도를 평균한 값에 관련이 있다. 온도가 올라가면 자유전자들의 평균속도가 점점 빨라지고, 온도가 내려가면 자유전자들의 속도가 점점 느려진다. 전류가 흐르는 방향에 위치한 금속A에 있는 자유전자들은 전기장에 이끌려 반대쪽으로 움직이려 한다. 그러나 금속A 속의 자유전자의 입장에서 보면, 금속B는 절벽처럼 생각되는 것이다. 전기장을 따라 움직이던 금속A의 모든 자유전자들은 높은 에너지들을 갖는 금속B 속의 자유전자를 향하여 움직이려고 하겠지만 만약 금속B로 움직이려던 자유전자가 너무 느리다면 절벽을 오르지 못하고, 이들 대신 속도가 빠른 자유전자가 추월해서 금속B의 자유전자 속으로 들어간다. 그렇게 되면 느린 자유전자는 금속A를 떠날 수 없게 된다. 결국 왼쪽 금속A에서 금속B로 움직여 가는 자유전자들은 속도가 빠른, 다시 말해서, 에너지를 많이 갖고 있는 전자일 가능성이 높다. 그렇게 되면 금속A 속의 자유전자들은 점점 에너지를 조금 갖는 것들만 남게 되고, 자유전자들의 평균에너지는 낮아지게 된다. 즉 온도가 내려간다. 여기서, 금속B의 속을 움직이던 자유전자들도 전기장을 따라서 자신이 갖고 있던 에너지와 상관없이 무조건 오른쪽의 금속A의 자유전자 속으로 움직이려 할 것이다. 이때의 자유전자들은 절벽 아래로 내려가는 것이므로, 금속A의 자유전자들 속으로 향한다. 이때 금속B의 자유전자는 금속A의 자유전자들보다 평균적으로 더 많은 에너지를 갖고 있으므로, 결국 금속A는 평균에너지가 점점 올라간다. 즉 온도가 올라간다. 이때, 흡열반응과 발열반응이 일어나는 양측 금속의 온도변화는 열의 총량이 일정하게 유지되므로 에너지 보존의 법칙을 지키며, 온도차이가 커지면 커질수록 왼쪽의 접합부위에서 자유전자가 절벽을 올라가기가 점점 힘들어지므로 전기저항이 커져서 전류가 점점 줄어들어 냉각과 가열 현상이 적어진다. 정리하여 보면, 상기와 같이 되는 본 발명은 유체저장부에 저장된 유체를 강제순환부를 통해 냉/열발생부 일측 면에 마련된 냉/열전달부로 유도하여 저온화 또는 고온화시키면서 유체순환경로를 갖는 피냉/난방부 측으로 제공하여 냉방 또는 난방이 이루어지도록 함으로써, 인체 또는 주변 전자기기에 악영향을 주는 전자파가 피냉/난방부에서 방출되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열발생부 타측 면에 마련된 냉/열방출부를 통해 냉/열발생부에서 발생되는 냉기 또는 열기를 방출시켜 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함으로써, 냉/열발생부 예컨대 펠티어소자가 온도 스트레스에 의해 파손되는 것을 방지함과 동시에 수명을 연장시킨다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시키면서 상기 유체저장부로 회귀시켜 한번 더 상기 냉/열발생부를 온도 스트레스로부터 보호함으로써, 냉/열발생부가 온도 스트레스에 의해 파손되는 것을 더욱 확실히 방지함과 동시에 수명을 연장시킨다. 또한, 본 발명은 상기 냉/열방출부의 일측 면에 마련된 냉/열흡수부로 유체를 유도하여 방출되는 냉기를 고온화 또는 열기를 저온화시킴으로써, 냉각되거나 가열된 상기 냉/열방출부의 온도가 외부 공간온도(예 : 실내 온도)에 영향을 주는 것을 최소화하고, 이를 통해 냉방 또는 난방 효율이 저하되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명은 외압(충격 또는 하중)에 의해 파손되기 쉬운 냉/열발생부인 펠티어소자를 냉/열방출부가 보호함으로써 외압에 의해 파손되는 것을 방지한다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예들을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이, 유체저장부(110)에 저장된 유체는 강제순환부(120)에 의해 냉/열전달부(140)의 유입경로(11')와 순환경로(11) 및 냉/열흡수부(160)를 경유하지 않는 회귀경로(12)를 거쳐 유체저장부(110)로 회귀하고, 상기 강제순환부(120)에 의해 냉/열흡수부(160)로 유입되었다가 회귀하는 것일 수 있다. 상기에서, 회귀경로(12)는 냉/열전달부(140)에 마련될 수도 있고, 자유공간상에 마련될 수도 있다. 이때, 상기 회귀경로(12)가 마련되는 냉/열전달부(140)는 유입경로(11')의 유입단과 배출단 및 회귀경로(12)의 유입단 및 배출단이 각각 마련될 수 있다. 이와 같이 되면, 상기 냉/열전달부(140)와 냉/열흡수부(160)를 경유하는 유체의 온도를 각각 독립적으로 제어할 수 있어, 냉방 또는 난방을 정확히 제어할 수 있으며, 방열 또는 냉각 효율을 증대시킬 수 있다. 다음으로, 본 발명은 첨부 도면 도 8에 도시된 바와 같이, 유체는 유체저장부1(110A)와 강제순환부1(120A)을 통해 냉/열전달부(140)의 유입경로(11')와 순환경로(11) 및 냉/열흡수부(160)를 경유하지 않는 회귀경로(12)를 거쳐 유체저장부(110)로 회귀하고, 별도의 유체저장부2(110B)와 강제순환부2(120B)를 통해 냉/열흡수부(160)로 유입되었다가 회귀하는 것일 수 있다. 이와 같이 되면, 상기 냉/열전달부(140)와 냉/열흡수부(160)를 경유하는 유체의 온도를 완벽하게 독립적으로 제어할 수 있어, 냉방 또는 난방을 정확히 제어할 수 있으며, 방열 또는 냉각 효율을 증대시킬 수 있다. 다음으로, 본 발명은 첨부 도면 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 적층되는 적층블록체1(141)과 적층블록체2(142)의 대응되는 면 및 상기 적층블록체3(161)과 적층블록체4(162)의 대응되는 면에 지그재그의 홈이 형성되어, 접하였을 때 유체의 흐름 경로가 형성되는 것일 수도 있다. 이때, 상기 각 적층블록체들의 대응되는 면에 형성되는 지그재그 홈의 테두리 부분에는 기밀을 유지시키는 개스킷(패킹)이 마련될 수 있다. 이와 같이 되면, 별도의 배관을 미련하지 않고도 유체의 흐름 경로를 형성시킬 수 있어, 장치의 제조성을 향상시키고 원가를 절감시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 냉/난방장치 110 : 유체저장부
120 : 강제순환부 130 : 냉/열발생부
131 : 펠티어소자 132 : 온도전달부재
140 : 냉/열전달부 141,142 : 적층블록체1,2
150 : 냉/열방출부 151 : 냉각핀
152 : 지지부재 160 : 냉/열흡수부
161,162 : 적층블록체3,4 170 : 제어부
180 : 전원부 10 : 피냉/난방부
11 : 순환경로 11' : 유입경로
11" : 회귀경로 12 : 회귀경로(다른예) |
