KR100201514B1

KR100201514B1 - 냉각된 액체 및 가열된 액체의 분배 장치

Info

Publication number: KR100201514B1
Application number: KR1019950017006A
Authority: KR
Inventors: 이용락
Original assignee: 이용락
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR960034936A; US5619856A

Abstract

냉각된 액체, 가열된 액체 또는 상온에 있는 액체를 액체 탱크로부터 분배하는 향상된 장치로서, 액체 탱크속에는 액체를 미리 정해진 온도로 냉각시키는 냉각 씽크가 있다. 냉각 씽크는 액체 탱크 내에서 열 에너지 전달을 크게 촉진시키며, 냉각 씽크에 형성된 경계층의 두께로 감소시키기 위해서 컵 모양이거나 몸통 밖으로 연장되는 브랜치들이 있는 나무 모양의 구조로 되어 있으며, 냉각된 액체, 가열된 액체 또는 상온에 있는 액체 각각을 선택하여 적정량을 공급하도록 작동된다.

Description

냉각된 액체 및 가열된 액체의 분배 장치

제1도는 냉각액체 분배를 위한 노즐(nozzle), 컵 모양의 냉각씽크, 및 액체 저장통에 어댑터를 장착한 본 발명의 정면에서 본 단면도(斷面圖).

제2도는 냉각 씽크가 내부에 핀(fin)이 붙어 있음을 보여 주는 제1도의 2-2선을 따라 본 평면도.

제3도는 외부로 연장되는 핀(fin)이 있는 나무 형상의 냉각 씽크가 있는 것 이외에는 제1도와 유사한 또 다른 양호한 실시예를 정면에서 본 단면도.

제4도는 외부로 연장되는 핀을 갖는 나무 모양의 냉각 씽크가 도시되어 있는 제3도의 4-4선을 따라 바라본 평면도.

제5도는 액체 공급관이 수압을 받고 있는 경우를 도시한 액체 냉각기의 단면도.

제6도는 열이 이동되는 상태를 표시한 컵 모양을 한 냉각 씽크의 다른 구조의 단면도.

제7도는 열이 이동하는 상태를 표시한 또 다른 컵 모양의 냉각씽크의 단면도.

제8도는 열의 이동 상태를 표시한 컵 모양의 냉각씽크 구조의 일예의 단면도.

제9도는 열의 이동상태가 화살표로 표시된 나무 모양의 냉각씽크의 구조의 일예의 단면도.

제10도는 제9도의 구조와 비슷하나 나무 모양의 냉각씽크의 몸통(trunk)이 직사각형 모양을 하고 그 주위에 다수의 브랜치(branch) 또는 핀(fin)들이 몸통의 4면으로 바깥쪽으로 연장되어 있음을 도시한 도면.

제11도는 직사각형의 몸통을 설명하는 제10도의 평면도.

제12도는 액체 저장통에서 이미 냉각된 액체에 대기로부터 열이 가해져서 가열되는 상태를 도시한 본 발명의 액체 냉각 장치의 단면도.

제13도는 제12도와 유사하나, 액체 저장통의 입구에 장착되는 어댑터를 사용하므로서 대기에서 액체 탱크로 유입되는 열을 최소로 줄일 수 있음을 설명한 도면.

제14도는 냉각된 액체, 가열된 액체 및 상온의 액체를 처리할 수 있도록 어댑터를 개조하여 많은 노즐구를 갖게된, 제12도 및 제13도와 유사한 단면도.

제15도는 액체 탱크내의 냉각된 액체를 인출하지 않고, 상온의 액체와 가열용 액체를 직접 빼낼수 있음을 설명한 본 발명의 단면도.

제16도는 나무 모양의 냉각 씽크의 브랜치 또는 핀들이 합하여 몇개의 긴 핀이 형성된 것을 도시한 제9도와 유사한 단면도.

제17도는 합쳐진 브랜치들을 도시한 제16도의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

16 : 액체 저장통 12 : 액체 탱크

18,56 : 냉각씽크 40 : 어댑터

46 : 열전 모듈(히트 펌프수단) 48 : 히트씽크

52,60 : 핀(fin)

[발명의 배경]

본 발명은 일반적으로 식수(食水)나 다른 음료수와 같은 액체를 냉각된 액체, 가열된 액체 및 상온의 액체로 분배하는 장치에 관한 것이며, 특히 액체로 차있는 액체통으로부터 액체를 인출하던가 혹은 그 액체가 고압의 액체 예컨데 상수도와 같은 수원(水源)에서 직접 공급되는 분배 장치 안에 있는 에너지 전달 장치와 관계되어 있다.

[종래 기술의 설명]

액체 저장통을 가진 액체 분배 장치로서, 액체를 냉각하기 위한 냉동 장치 및 또는 액체를 가열하기 위한 가열 장치가 장착되어 있는 것이 가정 기구(家庭器具)로서 유행되어 가고 있다. 가장 오래된 유체 냉각 방법으로 CFC 냉매를 사용하는 증기 압축식 랜킨 싸이클(Rankine Cycle)냉동 방법이 있다.

그러나 CFC 냉매가 미치는 환경 문제로 말미암아 최근에는 다른 냉동 방법을 쓰는 경향을 가고 있다. 여기에 랜킨 싸이클을 쓰지 않으며 CFC 냉매를 쓰지 않은 두가지 방법이 있으니 곧 열전(thermoelectric) 및 프리-피스톤 스털링(Free-Piston Stirling)냉각 기술이다. 열전 냉각 방법은 냉매를 쓰지 않는 고체장치이며 어떤 환경 문제를 일으킬 가능성이 없다. 프리-피스톤 스털링 냉각 기술은 냉매로서 비활성기체를 사용하므로 환경를 해치지 않는다.

열전 원리를 이용한 종래의 특허 중에서 본 발명과 관련 있는 것으로 알렉스(Alex)에 의한 미국 특허 제 3,088,289호, 크리스틴(Christine)에 의한 제 3,250,433호, 터 부쉬(Ter Bush)에 의한 제 3,270,513호, 터 부쉬(Ter Bush)에 의한 제 3,327,485호, 바우스(Baus)에 의한 제 4,993,229호, 지클러(Zickler)에 의한 제 4,996,847호 및 버로우스(burrows)에 의한 제 5,072,590호가 있다. 이들은 모두 열전 장치를 갖고 있다는 사실 이외에도 공통된 특징을 갖고 있다. 한가지 특징은 액체를 넣은 통이 액체가 냉각되는 액체 탱크 위에 거꾸로 놓여져 있는 것이며, 두번째의 특징은 열전 장치에는 두꺼운 금속 궤(metal block)가 열전 모듈(thermoelectric module)과 액체 탱크 사이의 거리를 증가시키기 위해서 있으며, 이것은 열전 모듈의 고온측으로부터의 누출열을 감소시키기 위함이다. 그러나 금속 궤는 이것과 액체 탱크 사이의 접촉면 수 하나를 증가시키는 결과를 초래한다.

열전 장치에서 효과적인 열전달을 방해하는 가장 큰 문제 중의 하나는 접촉면들에서 생기는 열저항이다. 터 부쉬 특허 제 3,270,513호 및 제 3,327,485호 그리고 알렉스 특허 제 3,088,289호는 원통형의 액체 탱크와 열전 장치를 기계적으로 결합시키기 위해서 금속 밴드(band)를 사용하고 있다. 크리스틴 특허 제 3,250,433호는 직사각형인 액체 탱크와 열전 장치를 결합하는 데 볼트와 너트를 사용하고 있다.

크리스턴 특허 제 3,250,433호와 지클러 특허 제 4,966,847호를 제외한 모든 특허에 있어서는 거꾸로 세운 액체를 넣은 저장통의 입구가 액체 탱크내의 넓은 액체 표면과 직접 연결되어 있다. 후에 알게 되는 바와 같이, 이 상태는 액체 탱크 내의 액체를 냉각하는 데 큰 방해가 되는 데, 그 이유는 액체 탱크와 액체 저장통 사이에서 냉각된 액체와 상온의 액체 사이에 많은 열 교환이 있기 때문이다. 그 뿐 아니라 액체를 넣은 저장통을 교환하는 경우, 액체가 차있는 새 저장통을 본 액체 냉각기에 설치할 때 저장통의 입구의 치수가 크기 때문에 액체를 쏟게 되는 문제가 있다. 크리스턴 특허 제 3,250,433호는 이 쏟아지는 문제를 해결하려고 하지만 이것은 복잡하고 따라서 비싼 어댑터(adapter)를 써야 한다. 본 발명은 액체 탱크와 액체 저장통 사이에 간단하고 따라서 가격이 저렴한 어댑터를 사용함으로써 액체 탱크의 형상을 변화시키지 않고도 액체 탱크와 액체 저장통 사이의 액체교환을 방지하게 된다. 지클러 특허 제 4,966,847호 역시 저장통의 입구에 어댑터를 쓰며, 나아가 액체를 넣은 저장통과 벌집 모양(honey comb)의 액체 냉각 장치 사이에 연속관(continuous conduit)을 쓰고 있다. 그러나 지클러 특허는 어댑터에 부가하여 연속관을 쓰기 때문에 액체를 넣은 저장탱크를 설치할 때 상당한 불편이 있다. 본 발명은 이런 연속관이 없다. 그 뿐 아니라 지클러 특허는 액체 탱크가 알루미늄 금속으로 되어 있는 경우는 증류수와 같은 부식을 일으키지 않는 액체를 냉각시킬 때에만 유용하다. 비록 벌집 모양의 구조가 냉각 면적을 증가시키기는 하지만 부식을 방지하기 위하여 그 표면에 금속 또는 다른 물질로 피복시킬 수가 없다.

시중(市中)에는 액체속에 직선봉(bar-like)의 냉각 씽크(cold sink)가 잠겨 있는 열전 액체 냉각기가 있다. 그러나 불충분한 표면적, 낮은 열전달 계수 및 냉각 씽크에 너무 일찍 얼음이 생성되는 등 많은 결함으로 말미암아 소요의 성능을 얻을수 없다. 스털링 냉각 기술의 원리로 제작된 액체 냉각기는 기존 시장에는 아직까지 존재하지 않는다.

[발명의 요약]

따라서 열전 원리이던가, 스털링 원리이던가, 또는 기타 다른 형의 히트 펌프(heat pump)를 이용하던 간에, 본 발명의 주 목적은 액체로부터의 열전달을 증가시키는 향상된 액체 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 목적은, 액체 속에 잠겨있는 새로운 형태의 냉각 씽크에 의하여 액체가 냉각되는 향상된 액체 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적 목적은 냉각씽크와 금속궤가 일체로 된 냉각씽크에 의하여 냉각되는 향상된 액체 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체를 넣은 액체 저장통의 입구에 어댑터를 사용함으로써 외기(外氣)와 냉각된 액체 사이의 열 누출을 방지하고 또한 냉각된 액체의 재가열을 방지하는 향상된 액체 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 액체 탱크의 전체 액체 온도가 균일하게 냉각되는 향상된 액체 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각씽크 표면에 얼음층이 얇게 생성되어 얼음층의 두께가 얇으나 냉각 씽크 표면에 생성된 총 얼음량이 증가되도록 구성된 향상된 액체 냉각 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 팬(fan)과 히트씽크(heat sink)가 배열되어 장치 전체의 효율을 향상시키고 제작비를 감소시키는 목적을 달성하는 향상된 액체 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 마지막 목적은 액체가 별도로 가열되고 가열된 액체를 분배하며 또 이와 별도로 액체를 냉각하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 제작된 향상된 열전 냉각 장치는, 다음과 같은 즉 액체 탱크, 액체 가열기, 냉각씽크, 열전 장치와 같은 히트 펌프, 어댑터를 장착한 액체 저장통 및 보조품으로 구성되어 있다.

냉각 액체탱크는 단열재로 되어 있으며, 열전장치에 접해있는 냉각 씽크는 냉각 액체 탱크내의 액체에 잠겨 있다. 히트 펌프는 냉각판 또는 콜드 헤드(cold head)그리고 히트 씽크와 같은 방열기를 장착할 수 있다. 알미늄과 같은 열전도가 양호한 금속으로 제작된 냉각 씽크의 제작방법은 압출 혹은 주물이며, 그 표면은 화학 처리하던가 어떤 금속 또는 기타 물질로 얇게 피복되어 있으며, 이것은 액체에 잠긴 금속면이 액체와의 접촉으로 인하여 부식되는 것을 방지하기 위함이다.

이하 본 발명에 관한 설명에서, 편리상 히트 펌프로서 열전장치가 사용되고 있다. 그러나 프리 피스톤 스털링 히트 펌프(free piston stirling heat pump)가 열전 히트 펌프 대신에 쓰이더라도 본 발명의 핵심에서 벗어나지 않음을 명시하고자 한다.

그러므로 향상된 액체 냉각/가열 장치는 액체 탱크, 액체를 액체 탱크에 공급하는 액체원, 그리고 액체 탱크에 부착되어 있을 뿐 아니라 액체속에 잠겨 있으면서 액체 온도를 조절하는 냉각 씽크를 장착하고 있다. 상기 냉각씽크는 열전도가 좋은 재료로 되어 있으며, 위로 연장된 두꺼운 원통벽과, 이 원통벽 하부와 일체로 결합된 역시 열전도가 좋은 재료로 된 두꺼운 원형판으로 구성되어 있으며, 이것은 마치 컵 모양의 구조를 이루고 있다. 이 원통벽에는 2개의 구멍이 있어서 원통의 외부표면을 둘러싸는 액체와 그 내면의 액체 사이에 액체 교류가 있게하고 있으며, 히트펌프 또는 열전 장치가 상기 컵 하부에 부착되어 열 교환를 이루며, 히트씽크는 열을 흡수하는 열전장치에 부착되어 열을 대기로 방출하게 되어 있다.

본 발명에 따르면, 제품의 설계 조건으로 냉각 효과를 향상시킬 뿐만 아니라, 액체 탱크내에서 냉각될 액체의 온도 분포가 균일해야 한다. 이렇게 하기 위해서는 냉각 씽크 부근에 있는 액체 온도가 재래식 열전 냉각기인 경우보다 높아야한다. 즉 액체에서 냉각 씽크로의 열전달이 더 커짐을 뜻한다. 모든 과거의 특허에 있어서는 열전 히트 펌프 구성체인 냉각 씽크 부근의 액체와 이와 멀리 떨어져 있는 액체 사이에 매우 큰 온도차가 있다. 이 큰 온도차로 인하여 냉각 씽크의 표면상에 얼음이 생기게 된다. 그런데 얼음은 열절연체이므로 액체에서 냉각 씽크로의 열전달을 방해한다. 그러므로 새로운 본 발명의 개념은 얼음의 생성을 극소화하는 것이며, 이것은 얼음이 생기는 것이 액체를 냉각하는 데 도움이 된다고 하는 보편적 생각과는 판이하게 다르다. 균일한 액체 온도는 또한, 특히 대중 보건 분야 즉 혈액 냉각과 같은 응용에 있어서는 매우 중요하게 고려해야할 점이다. 액체통은 간단한 어댑터가 장착되어 있으며 이 어댑터는 외기(外氣)로부터 흘러 들어 오는 해로운 열의 유입을 막는 데 도움을 주며, 냉각된 액체를 재가열함을 방지하며, 또한 액체가 차 있는 액체통을 액체 냉각기에 설치할 때 액체가 쏟아지는 것을 방지한다.

[양호한 실시 예(例)의 설명]

제1도를 참조하면, 참고 번호 10으로 일반적으로 표시되는 향상된 액체 냉각 장치가 있고, 여기에는 다리(14)상에 지지되는 액체 탱크(12)가 있고, 그 위에 액체 저장통(16)이 놓여져 있다. 액체 탱크(12)에는 일반적으로 참고 번호 18로 표시된 컵(20)의 형상을 한 새로운 냉각 씽크(18)가 장착되어 있다. 컵 모양의 냉각 씽크(18)는 열전도가 양호한 재료로서 일체롤되어 있으며, 원통형 또는 기타 적당한 형의 길고 두꺼운 벽(22)을 갖는 컵(20) 모양의 냉각 씽크(18)의 구조로 이루어져 있다. 두꺼운 벽이 필요 한 이유는 벽(22)의 단면적을 통해서 열이 이동할 때 많은 열전달 면적을 마련하기 위해서이다.

냉각 씽크(18)의 아래 부분(24)은 13mm(0.5) 내지 25mm(1) 또는 그 이상의 두께를 갖는다. 냉각 씽크(18)의 두꺼운 하부판(24)의 밑면에는 환상(annular)또는 기타 적절한 형상의 공동(cavity)(26)이 있다. 공동(26)은 컵 아래부분 판(24)을 통해서 주위의 공기로부터 들어는 열을 최소로 막는 역할을 한다. 컵 모양의 벽(22)에는 적어도 2개의 구멍(28)이 있으며, 이들을 통해서 컵 안과 밖에 있는 액체의 혼합이 이루어진다. 하부판(24)의 윗부분은 나사로 되어 있으며, 스크류(screw)(32)로 조임으로써 액체 탱크(12)의 하부벽(36)에 냉각 씽크(18)의 칼라(Collar)(34)를 결합하게 되어 있다. 액체 탱크(12)는 두꺼운 벽(38)이 위로 길게 연장되어 있고 열절연도가 높은 재료로 되어 있으며, 전체의 액체 냉각 장치(10)를 지지하는 다리(14)가 붙어 있다.

액체 저장통(16)의 열려져 있는 좁은 저장통의 입구에 전환기(diverter)(42)를 단 어댑터(40)가 장착되어 있으며, 이것은 액체 저장통(16)에서 나오는 액체와 액체 탱크(12)의 액체가 혼합되는 것을 방지하기 위함이며, 저장통(16)의 액체가 젯트(Jet)유동으로 직접 컵(20) 모양의 냉각 씽크 내부에 분출되는 것을 막게 된다. 어댑터(40)는 전환기(42)이외에 상온의 액체를 별도의 분배 노즐에 공급하기 위한 출구를 가질 수 있다. 그뿐 아니라 어댑터(40)는 제2의 출구를 가질 수 있으며 이것은 액체 가열을 위한 가열기에 연결되어 결국은 별도의 분배 노즐을 통통해서 가열된 액체를 공급하게 된다.(제14도 참조)

제1도의 구조에 있어서, 냉각된 액체는 분배 노즐(43)을 통해서 분배된다. 밸브(44)는 액체 탱크(12)를 통해서 액체 유동을 조절하던가 완전히 액체 유동을 차단하기 위하여 마련되어 있다. 액체가 채워져 있으며 어댑터(40)와 전환기(42)를 달고 있는 책체 저장통(16)을 설치하는 동안 액체 저장통은 꺼꾸로 세워지며 액체는 흐르기 시작하여 어댑터(40)의 전환기(42)가 위치되어 있는 수준으로 액체 탱크(12)를 채우게 되며 액체의 흐름이 정지되어 평형 상태를 이루게 된다. 본 발명의 냉각 장치(10)는 이외에 열전 모듈(46)을 추가로 포함하며 이것을 히트 씽크(48)와 냉각 씽크(18)의 최하부(25) 사이에서 두어 스크류 또는 기타 적당한 방법으로 조인다. 히트 씽크(48) 근처에 위치된 팬-모터 장치(50)는 히트 씽크에 공기를 불어준다. 컵 모양의 냉각 씽크(18)는 제2도에 잘 도시된 바와 같이, 그 내표면에 중심을 향해서 돌출하는 다수의 짧은 핀(52)를 가질 수 있다. 내부 핀은 냉각 씽크의 열전달 면적을 증가시키며 따라서 냉각율을 증가시킨다. 핀은 길이가 짧아야 하고 서로 엇물려(Off-Set)있게 한다. 컵의 벽(22)의 두께는 1.6mm(1/16)내지 6.4mm(1/4)또는 그 이상의 두께를 가지며, 벽 내면을 통하는 열전달 단면적이 충분하도록 한다. 기술한 대로 어댑터(40)의 전환기(42)는 액체 탱크(12)의 액체 수준을 제어한다. 어댑터(40)는 탄력성을 갖는 또는 기타 적당한 재료로 만들어짐으로 액체 저장통(16)의 입구(54)위에 늘려 씌울 수가 있다. 제1도에서 냉각 씽크(18)를 90도 각도로 회전시켜 수평으로 놓고 모든 다른 것들은 기능에 따라 똑같이 할 수 있다. 컵 모양의 냉각 씽크(18)는 또한, 컵벽(22)의 외부 표면상에 핀을 달 수도 있고 혹은 내부표면이건 외부 표면이건 간에 핀을 전혀 달지 않을 수 있다.

본 발명의 액체 냉각장치의 또 하나의 양호한 실시예가 제3도 및 제4도에 도시되어 있으며, 여기에는 일반적으로 참고번호 56으로 명기된 나무 모양의 냉각 씽크와 액체통(16)으로부터 액체를 액체 탱크(12)로 공급하는 전환기(42)및 어댑터(40)가 표시되어 있다. 나무 모양의 냉각 씽크(56)는 열전도가 양호한 재료로 만들어져 있으며 둥근 모양, 직사각형, 또는 다른 형상을 가진 몸통(58)과 여기에서 외부로 연장되는 브랜치(branch)또는 핀(fin)(60)이 일체로 되어 있다. 각 핀의 두께는 1.6mm(1/16)내지 6.4mm(1/4)또는 그 이상이다. 나무 모양의 냉각 씽크(56)의 하부는 컵 모양의 냉각 씽크(18)와 구조가 동일하며 나무 모양의 냉각 씽크(56)의 하부판(64)의 중앙 부분은 그 주위를 둘러싸는 환상의 공동(62)이 있다. 하부판(64)의 두께는 13mm(0.5) 내지 25mm(1), 또는 그 이상의 두께를 갖는다. 환상의 공동은 액체 냉각 장치 주위의 대기로부터 들어오는 열전달을 최소로 하는 데 기여한다. 나무 모양의 냉각 씽크(56) 전체는 칼라(34)와 나사 부분(30)및 조임 스크류 또는 다른 적당한 방법으로 냉각 탱크(12)와 결합된다. 제4도에는 별모양(star-like)의 브랜치 또는 핀(60)(제7도 참조)이 도시되어 있으며, 이 핀들은 나무 몸통 또는 중앙봉(58)으로부터 외부로 돌출되어 있다. 나무 모양의 냉각 씽크(56)는 상술한 냉각 씽크(18)와 같이 90도로 회전하여 수평을 이루고 모든 상응하는 부분은 전과 같은 역할을 하도록 할 수 있다.

본 발명의 또다른 양호한 실시예가 제5도에 도시되어 있다. 이 경우에는 상수도 물과 같은 고압원에서 액체가 공급된다. 식용수를 냉각할 때에는 정수 장치(66)을 부착하는 것이 보통이다. 취사용 물이 필요할 때에는 밸브(68)를 사용하여, 물의 출구(70)를 통해서 나오는 물의 공급을 제어한다. 냉각된 식용수가 필요할 때에는 밸브(72)를 사용하여 출구 노즐 (74)를 통해서 냉각된 물을 공급받는다. 제5도에 도시된 나무 모양의 냉각 씽크(56)는 제3도에 도시된 것과 동일하다. 비록 제3도, 제4도 및 제5도에 설명상 나무 모양의 냉각 씽크(56)로 도시되긴 했으나 컵 모양의 냉각 씽크도 사용될 수 있음을 명심해야 하며 각 씽크는 수직 또는 수평 방향으로 사용할 수 있다.

이제 본 발명의 이론적 배경을 논하는 것이 도움이 될 것이다. 이 목적을 위하여 설명상 제8도의 컵 모양의 냉각 씽크의 구조를 사용하기로 한다. 그러나 제6도 및 제7도의 다른 실시예에도 사용할 수 있다. 제6도는 가장 간단한 구조로서 컵 내면이나 외면에 핀이 없는 경우이다. 제7도는 컵 모양 냉각 씽크로서 내면에 긴 핀이 있는 경우이다. 이 구조는 냉각 씽크의 표면적이 증가함으로 인하여 일반적으로 액체로부터 더 많은 열을 흡수할 수 있으며, 제6도의 씽크보다 우수하다. 그러나 아래에 설명하듯이 핀 밀도가 지나침에 따라 역효과가 일어날 수 있다.

제6도, 제7도 및 제8도의 점선은 냉각 씽크 표면과 접촉하고 있는 액체와 멀리 떨어져 있는 액체 사이의 밀도 차이로 인하여 발생되는 자연대류의 경계층을 표시한다. 냉각 씽크에 접촉해 있는 액체는 멀리 떨어져 있는 액체보다 더 냉각되어 있으므로 냉각 씽크에 접촉되어 있는 액체는 더 무겁고, 따라서 이 액체는 중력에 의하여 아래 방향으로 흐르게 되며, 냉각 씽크 표면에 따라 자연대류 경계층을 형성하기에 이른다.

제7도에는 긴 2개의 핀으로 구성되는 유로(流路)속에 생기는 2개의 경계층이 점선으로 표시되어 있으며, 유로의 상단으로부터 소정 거리 떨어진 곳에서 이 2개의 경계층이 합치게 되어 있음을 나타낸다. 경계층은 열전달을 방해하며 또 경계층의 두께가 클수록 열전달이 더욱 감소하므로 경계층의 두께를 가급적 얇게 유지하는 것이 바람직하다. 제8도는 냉각 씽크에 짧고 서로 엇갈리는 핀을 사용했을 때 경계층의 평균 두께가 얇고, 따라서 제7도에서의 긴 핀의 경우보다 우수한 성능을 얻게 되는 이유를 설명하고 있다. 뿐만 아니라 제8도의 냉각 씽크가 제7도의 그것보다 우수한 또 다른 이유가 있다. 두개의 경계층이 제7도에서와 같이 합쳐진 후에는 유로내의 액체 전체가 아래 방향으로 흐르게 된다. 이때 유로 표면에서 위로 향하는 마찰력과 중력에 의한 아래 방향의 힘이 평형을 이룰 때 유로속의 액체는 정지하게 된다. 이 현상을 쵸킹(choking) 상태라 부르며 이것을 피해야 한다. 일단 쵸킹상태가 일어나면 표면적 증가의 잇점은 쵸킹 상태의 역효과로 상쇄되게 된다. 그러므로 충분히 짧고 엇갈린 핀을 사용하는 경우에는 경계층이 합쳐지지 않을 것이며 따라서 표면적을 최대로 하면서도 경계층의 두께를 감소시켜 냉각 효과를 증가시키고 쵸킹상태를 피할 수 있다. 그러나 이상과 같은 성능의 우수성의 이론에도 불구하고 위의 세가지 또는 이와 유사한 냉각 씽크중에서 실제로 경제성에 따라 선택할 수가 있다. 이와 관련하여 제6도의 실시예의 경우가 제작비가 제일 적게 든다.

같은 이론에 따라, 제9도와 제10도는 나무 모양의 냉각 씽크를 사용할 때 어떻게 경계층 두께를 감소시킬 수 있는지를 나타내는 동시에, 나무 모양의 냉각 씽크가 직사각형 또는 다른 형체에, 핀이 붙은 구조를 가질 수 있음을 나타낸다. 도시된 대로 본 발명의 냉각 씽크를 사용한 결과 냉각 씽크에 흡수된 열이 증가하고 이 열이 어떤 다른 형의 히트 펌프의 콜드 헤드(cold head)또는 저온면에 주어진 면적을 통해서 흘러야 한다. 그러므로 나무 몸통의 바닥의 접촉 면적이 충분히 커야하며, 약 50㎟(2in²) 내지 약 203㎟(8in²)또는 그 이상이라야 한다. 같은 맥락에서 몸통의 단면적은 냉각 씽크의 위로 올라갈수록 감소되어도 하며 이것은 나무 모양의 냉각 씽크의 위로 올라갈수록 열 전달량이 줄어들기 때문이다. 마찬가지로, 컵 모양의 냉각 씽크 벽의 두께는 컵의 상단으로 올라감에 따라 점점 얇아져도 된다.

전술한 대로 나무 모양의 냉각 씽크의 성능에 따라 관계된 이론상 비록 열전달의 우수성이 있다 하더라도 제작상의 경제적 이유로, 예컨대 별모양(제16도와 제17도에 잘 도시되어 있음)과 같은 간단한 형태를 택해야 할 때도 있다. 이 별모양의 형체는 나무 모양의 냉각 씽크의 브랜치들이 합쳐져서 8개의 긴 핀을 형성한 제4도의 특별한 경우이다. 비록 컵 모양과 나무 모양의 냉각 씽크는 외형상 제 6,7,8,9,10 및 11도에 도시한 대로 크게 다르게 보이나 이들은 모두 공통된 특징을 갖고 있다. 즉, 각 냉각 씽크는 액체에 잠겨 있고, 표면적이 크고, 표면에서 열전달이 촉진되도록 설계되어 있다. 나무형 냉각 씽크에는 두께운 중앙에 몸통이 있으며 컵 모양의 냉각 씽크에는 두꺼운 벽이 있다. 각 씽크는 두꺼운 하부가 있으며, 상기 하부는 일체로 제조되어 고체/고체의 접촉 부분이 없고, 필요시에는 환형의 공동으로 둘러싸이는 중앙의 두꺼운 부분을 갖는다. 또한 씽크 각각은 아랫쪽 허리에 나사 부분이 있고 이 나사 부분은 씽크 하면에 부착될 열전 모듈의 저온측 또는 프리 피스톤 스털링 히트 펌프 냉각기의 콜드 헤드를 결합하는데 쓴다. 하부의 중앙의 두꺼운 부분은 종래의 열전 냉각기의 스페이서 블럭(spacer block)에 상응한다. 이 스페이서 블럭과 냉각 씽크 몸 전체 사이에 고체/고체 접촉면이 없으므로 접촉면의 열저항이 제거되고 따라서 냉각 효과를 향상 시킨다.

이제 본 발명의 어댑터(40)에 관련된 이론을 논(論)할 때가 되었으며 한개의 출구 또는 전환기(42)를 갖는 실시예가 제1도 및 제3도에 도시되어 있다. 제12도는 재래식 생수 냉각기의 액체탱크(12)속에서 액체가 저장통의 입구(54)수준에서 정지되어 있는 상태의 설명도이다. 도시된 대로 상온에 있으며 냉각을 요하는 액체 저장통 속의 액체는 이미 냉각되어 있는 액체 탱크속에 있는 액체와 약 38mm(1.5인치)나 되는 그 저장통의 입구(54)를 통해서 직접 연결되어 있다. 그러므로 상온의 액체로부터 냉각된 액체로 상당량의 열이 전달된다.

전달된 열량은 히트 펌프의 추가의 열 부하(熱負荷)이며, 따라서 액체를 소요의 온도로 냉각하는 데 더 많은 시간이 걸리게 된다. 냉각 속도를 줄이기 위해서 이 열전달량을 감소시키자면 본 발명의 어댑터(40)를 저장통의 입구에 씌우면 된다. 제13도에 잘 도시되어 있는 바와 같이 어댑터(40)는 연장된 출구(76)가 있으며, 이 출구는 다시 액체 전환기(78)와 연결된다. 본 냉각 장치에서 냉각된 액체가 노즐을 통해서 분배될 때 동시에 액체 저장통에서 상온의 액체가 공급되므로, 이때 상온의 액체가 직접 냉각된 액체를 향해서 분출되지 않도록 수평 방향으로 분산시키는 데 효과가 있다. 이렇게 함으로써 노즐에서 분배되는 냉각된 물의 총량을 증가시킬 수 있다. 전환기(78)의 크기는 대략 6.4mm(0.25)이다. 액체 탱크의 액체 수준은 유체 역학적 이론에 의하여 지배되며, 대략 전환기 끝과 같은 위치이다. 그러므로 액체 수준은 액체 탱크 내의 상대 위치에 따라 조절된다. 제12도와 제13도를 비교할 때 제13도에 있는 상온의 액체로부터 전달되는 열량은 제12도의 경우보다 상당히 적으리라는 것을 알수 있다. 이것은 상온과 저온 액체의 연결이 어댑터 전환기의 작은 액체 기둥을 통해서 이루어지기 때문에 열 전달이 무시할 정도로 적기 때문이다.

제14도는 세개의 출구 즉 전환기쪽 출구(80)와 두개의 다른 출구(82 와 84)를 갖는 어댑터(40)를 도시한다. 전환기(42)는 냉각될 액체를 위해서 작동하며, 길이가 다른 출구(82 와 84)보다 길다. 그러므로 액체 저장통으로부터 액체가 흘러 액체탱크를 채울 때 제일 먼저 액체 표면과 접촉하게 된다. 다른 두개의 출구(82 와 84)는 각각 상온 액체 분배와 가열된 액체 분배를 위한 노즐과 연결된다. 상온 액체 공급관 또는 가열된 액체 공급관 모두가 액체 탱크의 냉각된 액체와 접촉되지 않기 때문에 상온의 액체에서 냉각된 액체로 흐르는 열손실은 거의 없다. 즉 냉각 장치의 추가 부하가 없어지고 따라서 경제적 운전이 가능하다. 본 발명의 이와 같은 어댑터는 또한 냉각된 액체가 상온용 및 가열용 액체 출구 노즐(83 과 85)을 통해서 흘러가는 것을 방지한다. 재래식 장치에서는 이러한 장점들이 결여되어 있다.

이제 제14도를 참조하여 볼 때, 액체가 차있는 액체 저장통을 본 발명 장치에 설치할 때 어댑터(40)을 부착한 액체 저장통(16)을 액체 탱크(12)위에 올려 놓으면 전환기(80)의 수준에서 액체가 평형을 이루게 됨을 알게 된다. 이 예에서는 어댑터(40)는 전환기(80) 및 출구(82 와 84)를 갖추고 있으며, 이중 첫째로 쉽게 휘어지는 플라스틱 또는 기타 재료로 된 관(86)(제15도 참조)이 본장치의 액체 분배 노즐(83)과 연결되도록 되어 있다. 같은 방법으로 쉽게 휘어지는 제2의 관(88)이 있으며, 이것이 가열된 액체를 액체 분배 노즐(85)에 공급하도록 출구(84)와 연결된다. 쉽게 휘어지는 각각의 관은 액체통을 액체 탱크에 설치함에 앞서 미리 각각의 출구와 연결되며, 대기에 노출되어 있는 출구는 전환기(80)뿐인 바 전환기(80)는 액체 탱크내의 액체 수준이 평행을 이룰 때 액체 표면과 접촉하게 되어 있다. 어댑터(40)는 탄력성을 가지고 있고, 전환기(80)는 비교적 작은 내경을 갖고 있기 때문에 액체 저장통을 액체 탱크 위에 설치할 때 전환기를 손으로 잡고 꺼꾸로 설치할 수 있다.

제15도로부터 잘 이해되듯이 휘어지기 쉬운 관(86 과 88)은 각각 스톱퍼(stopper)(90)가 있으며 이것은 휘어지기 쉬운 관이 액체 탱크벽을 관통하는 구멍을 통해서 빠지는 것을 방지하기 위함이며, 각 관을 어댑터(40)의 각각의 출구와 연결할 수 있도록 충분한 길이가 필요하다. 도시된 대로 냉각된 액체나 가열된 액체가 상온의 액체와 어떤 상황하에서도 접촉이 되지 않고 있음을 알게 될 것이다. 이것은 종래의 액체 냉각기와 대조를 이룬다. 종래의 액체 냉각기에서는 액체 가열기에 공급되는 액체는 액체 탱크내의 액체 수준 부근에서 뽑게 된다. 비록 액체수준 부근의 액체는 하부의 온도보다 높기는 해도 그 온도는 대기 온도보다 섭씨 20도 정도 낮은 온도에 있다. 그러므로 이미 냉각된 액체를 불필요하게 재가열해야 하는 결과가 되며, 따라서 귀중한 에너지 손실을 초래한다. 같은 맥락에서 상온의 액체를 원할 때 그 액체는 상온에 있지 않고 사실은 상온보다 거의 섭씨 20도 낮은 온도의 액체인 것이다.

어떤 히트 펌프 또는 열전 냉각 장치도 저온/고온측의 온도가 동시에 상승함에 따라 열흡수 능력이 더 좋아지고 또한 양측의 온도 차가 감소함에 따라 냉각률이 증가한다는 고유의 중요한 특성을 갖고 있다. 이 이유 때문에 액체 탱크의 액체 온도가 균일하게 분포되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 액체 평균 온도가 더 높다는 것은 열전 모듈이 양면 온도차가 더 작다는 것을 뜻하기 때문이다. 그러므로 액체 온도를 균일하게 하는 것은 냉각의 질을 향상시키기 위해서 뿐만 아니라 냉각속도를 증가시키기 위해서도 필요하다. 같은 이론이 냉각 씽크 표면에 얼음이 생기는 경우에 적용된다. 액체, 예컨대, 물이 약 섭씨 7도가 되면 냉각 씽크 표면은 섭씨 0도 또는 그 이하로 내려가며, 따라서 그 표면에 얼음이 생긴다.

본 발명의 냉각 씽크는 표면적이 크기 때문에 냉각 씽크의 얼음의 두께는 재래식 냉각 씽크인 경우에 생기는 얼음의 두께보다 얇아진다. 얼음은 열절연체이기 때문에 액체로부터 냉각 씽크로의 열전달은 얼음이 끼어 있는 경우, 더 어렵게 되며, 일단 열이 생기기 시작하면 종래의 냉각 씽크 사용시 필요한 냉각률 혹은 얼음 생산량이 작아진다. 그러므로 본 발명의 냉각 씽크를 장착한 여러 실시예에서 얼음이 생기기 시작되기 전에에는 냉각률을 촉진시킬 뿐만 아니라, 일단 얼음이 생기면 얼음 생산량도 증가한다.

열전 냉각 장치의 또 다른 특성은 냉각측에서의 열 흡수인 경우나 방열측에서의 방열인 경우나 열 유동은 매우 제한된 면적 즉 열전 모듈의 양면의 면적을 통해서만 이루어진다는 것이다. 종래의 장치에서는 열전 모듈의 면적과 같은 단면적을 갖는 금속궤를 열전 모듈의 저온면과 냉각 씽크 사이에 두게 하는 데 이것은 히트 씽크에서 냉각 씽크로의 열의 직접 전달을 방지하기 위해서 단열할 필요가 있기 때문이다. 본 발명의 모든 실시예에서는 이 금속궤는 일체로 된 냉각 씽크의 일부이며, 따라서 고체/고체 접촉면을 제거하게 된다.

본 발명의 모든 실시예에서는, 냉각 씽크는 액체에 잠겨 있으며, 대기로부터의 과외의 열의 유입을 줄일수 있다. 종래의 액체 냉각기에서는 보통 금속 액체탱크를 사용하며, 여기에 히트 펌프의 콜드 헤드 또는 저온측을 접촉시키고 액체 탱크 주위에는 단열재로 둘레를 덮는다. 이런 경우 단열벽 두께를 통한 온도차는 매우 크다. 반면 본 발명의 액체 탱크 벽을 통한 온도차는 낮다. 그 이유는 액체 탱크의 내면과 접촉하는 것이 냉각 씽크가 아닌 액체 자체이며, 이 액체는 냉각 씽크의 온도 보다 높기 때문이다.

본 발명이 어떤 양호한 실시예를 들어 설명되었다 하더라도 이 기술에 숙련된 사람이면 각종 변화를 통해서 본 발명의 핵심적 범위에서 벗어나지 않고 동등한 것으로 대체 될수 있음을 인지(認知)하는 바이다. 그 뿐만 아니라 필수적인 범위에서 벗어나지 않고도 본 발명의 가르침에 따라 특수 상태 내지 재료를 적용함으로써 많은 변경을 할수 있다. 그러므로 본 발명은 본 발명을 실천하기 위한 최적 실시예로 설명된 특정 실시예에 국한되지 않으며, 본 발명은 첨부되어있는 청구 범위에 속하는 모든 실시예를 포함되도록 되어 있다.

Claims

냉각된 액체 및 가열된 액체를 분재하는 장치에 있어서, 단열재로 된 액체 탱크(12)와, 상기 액체 탱크 위에 놓여 액체를 공급하기 위한 액체 저장통(16), 및 상기 액체 탱크에 부착되어 있고 상기 액체 탱크 속에서 액체에 잠겨 있으며 또 온도를 조절하는 냉각 씽크수단(18)을 포함하고, 상기 냉각 씽크수단(18)은, 열 양도체로 만들어지며 위로 연장되는 두꺼운 벽 수단(22)과 상기 두꺼운 벽수단의 하부쪽에 열 양도체로 된 두꺼운 하부판 수단(24)을 구비함으로써 상기 두꺼운 벽수단 및 하부판이 일체로 연결되어 컵 모양의 구조체수단을 형성하고; 상기 위로 연장되는 벽수단(22)에는 적어도 두개의 구멍(28)이 형성되어 있으므로 상기 벽수단의 외부를 둘러 싸는 액체와 컵 모양의 구조체 내부에 있는 액체 사이에 액체 혼합을 허용하고 있고; 히트펌프 수단(46)이 상기 두꺼운 하부판의 밑면에 부착되어 냉각 씽크수단내의 액체와 열에너지의 교환를 수행하고; 히트씽크 수단(48)이 상기 히트펌프 수단(46)에 인접하게 배치되어 상기 히트펌프수단으로부터 열에너지를 흡수하여 대기로 분산하는 구성으로 되어 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 상(phase)을 변화시키지 않는 불활성 기체를 사용하는 스털링 싸이클 원리(Stirling cycle principle)로 작동되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 열전 모듈(thermoelectric module)로서 이루어지는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 씽크수단의 상기 위로 연장되는 벽의 측면에 다수의 핀 수단(fin means:52)이 성형되어 있음으로써 열 에너지 전달이 크게 증가되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 씽크수단의 상기 위로 연장되는 벽의 측면에 다수의 길이가 긴 핀 수단(60)이 성형되어 있음으로써 열 에너지 전달이 크게 증가되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 씽크수단이 상기 액체 탱크 내의 액체속에 잠겨 있으며, 수직 또는 수평의 어느 원하는 방향으로 장착될 수 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 씽크수단은 주위 공기로 부터의 열전달을 최소로 하기 위하여 상기 냉각 싱크의 하부판에 형성된 공동수단(cavity means:26)을 갖는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체 저장통에는 어댑터 수단(40)이 장착되어 있으며, 어 어댑터 수단에 의하여 액체의 흐름을 액체 탱크로 전환하며 또 예정된 온도로 냉각된 액체를 적어도 한개의 출구 노즐을 통해서 분배하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 액체 가열기 수단을 포함하며, 액체 저장통은 액체를 액체 탱크로 공급하며 또 예정된 온도로 냉각된 액체를 노즐 수단을 통해 분배하기 위한 전환기수단(42)과, 예정된 온도로 가열된 액체를 각각 별도의 노즐수단을 통해서 분배하기 위한 하나 이상의 모조 출구수단을 포함하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제1항에 있어서, 액체 가열기 수단을 포함하며, 액체 저장통은 액체의 흐름을 액체 탱크로 전환하기 위한 어댑터수단(40)과, 상온의 액체와 냉각된 액체 및 예정된 온도로 가열된 액체를 각각 별도의 노즐수단를 통해서 분배하기 위한 3개의 출구수단를 포함하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치에 있어서, 단열재로 된 액체 탱크(12)와, 상기 액체 탱크 위에 놓여 액체를 공급하기 위한 액체 저장통(16), 및 상기 액체 탱크에 부착되어 있고 상기 액체 탱크 속에서 액체에 잠겨 있으며 또 온도를 조절하는 냉각 씽크수단(18)을 포함하고, 상기 냉각 씽크수단(18)은, 열 양도체로 형성되며 위로 연장하는 몸통수단(trunk member means:58)과; 열 양도체로 만들어지며 상기 몸통수단의 하부면에 일체로 연결된 두꺼은 하부벽 수단(64)과; 주위 공기로 부터의 열전달을 최소로 하기 위하여 상기 하부벽 수단에 형성된 공동수단(cavity means:62)과; 상기 몸통수단에 일체로 형성되어 이 몸통수단에서 외부로 연장하여 나무 모양의 구조체를 형성함으로써 열에너지의 전달을 크게 증가시키기 위한 다수의 핀수단(60)을 포함하고, 히트펌프 수단(46)이 상기 두꺼운 하부벽 수단의 밑면에 부착되어 냉각 씽크수단내의 액체와 열에너지의 교환을 수행하고; 히트씽크 수단(48)이 상기 히트펌프 수단에 인접하게 배치되어 상기 히트펌프수단으로부터 열에너지를 흡수하여 대기로 분산하는 구성으로 되어 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 상(phase)을 변화시키지 않는 불활성 기체를 사용하는 스털링 싸이클 원리(Stirling cycle principle)로 작동되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 열전 모듈(thermoelectric module)로서 이루어지는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 외부로 연장되는 다수의 핀수단은 여러개의 핑거가 달린 별모양(star-like)형태로 형성되어 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 액체 저장통에는 어댑터 수단(40)이 장착되어 있으며, 이 어댑터 수단에 의하여 액체의 흐름을 액체 탱크로 전환하며 또 예정된 온도로 냉각된 액체를 적어도 한개의 출구 노즐을 통해서 분배하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분재하는 장치.
제11항에 있어서, 액체 가열기 수단을 포함하며, 액체 저장통은 액체를 액체 탱크로 공급하며 또 예정된 온도로 냉각된 액체를 노즐 수단을 통해 분배하기 위한 전환기수단과(42)과, 예정된 온도로 가열된 액체를 각각 별도의 노즐수단을 통해서 분배하기 위한 하나 이상의 보조 출구수단을 포함하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 액체 가열기 수단을 포함하며, 액체 저장통은 액체의 흐름을 액체 탱크로 전환하기 위한 어댑터수단(40)과, 상온의 액체와 냉각된 액체 및 예정된 온도로 가열된 액체를 각각 별도의 노즐수단을 통해서 분배하기 위한 3개의 출구수단을 포함하는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 냉각 씽크수단이 상기 액체 탱크 내의 액체속에 잠겨 있으며, 수직 또는 수평의 어느 원하는 방향으로 장착될 수 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치에 있어서, 단열재로 된 액체 탱크(12)와, 액체를 액체 탱크로 공급하기 위한 액체 공급원(66), 그리고 액체 탱크에 부착되어 있으며 또한 그 속의 온도를 조절하기 위해서 액체 속에 잠겨 있는 냉각 씽크수단(18)을 포함하며, 상기 냉각 싱크수단(18)은, 열 양도체로 만들어지며 위로 연장되는 두꺼운 벽 수단(22)과 상기 두꺼운 벽수단의 하부쪽에 열 양도체로 된 두꺼운 하부판 수단(24)을 구비함으로써 상기 두꺼운 벽수단 및 하부판이 일체로 연결되어 캡 모양의 구조체수단을 형성하고; 상기 위로 연장되는 벽수단(22)에는 적어도 두개의 구멍(28)이 형성되어 있으므로 상기 벽수단의 외부를 둘러싸는 액체와 컵 모양의 구조체 내부의 공간내의 액체 사이에 자연 대류를 허용하고 있고; 히트펌프 수단(46)이 상기 두꺼운 하부판의 밑면에 부착되어 냉각 씽크수단내의 액체와 열에너지의 교환을 수행하고; 히트씽크 수단(48)이 상기 히트펌프 수단에 인접하게 배치되어 상기 히트펌프수단으로부터 열에너지를 흡수하여 대기로 분산하는 구성으로 되어 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 상(phase)을 변화시키지 않는 불활성 기체를 사용하는 스털링 싸이클 원리(Stirling cycle principle)로 작동되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 열전 모듈(themoelectric module)로서 이루어지는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치에 있어서, 단열재로 된 액체 탱크(12)와, 액체를 액체 탱크로 공급하기 위한 액체 공급원, 그리고 액체 탱크에 부착되어 있으며 또한 그 속의 온도를 조절하기 위해서 액체속에 잠겨 있는 냉각 싱크수단(18)을 포함하며, 상기 냉각 씽크수단(18)은, 열 양도체로 형성되며 위로 연장하는 몸통수단(trunk member ceans:58)과; 열 양도체로 만들어지며 상기 물품수단의 하부면에 일체로 연결된 두께운 하부판 수단(64)과; 주위 공기로 부터의 열전달을 최소로 하기 위하여 상기 하부판 수단에 형성된 공동수단(cavity means:62)과; 상기 몸통수단에 일체로 형성되어 이 몸통수단에서 외부로 연장하여 나무 모양의 구조체를 형성함으로써 열에너지의 전달을 크게 증가시키기 위한 다수의 핀수단(60)을 포함하고, 히트펌프 수단(46)이 상기 두꺼운 하부판의 밑면에 부착되어 냉각 씽크수단내의 액체와 열에너지의 교환를 수행하고; 히트씽크 수단(48)이 상기 히트펌프 수단에 인접하게 배치되어 상기 히트펌프수단으로부터 열에너지를 흡수하여 대기로 분산하는 구성으로 되어 있는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제22항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 상(phase)을 변화시키지 않는 불활성 기체를 사용하는 스털링 싸이클 원리(Stirling cycle principle)로 작동되는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.
제22항에 있어서, 상기 히트펌프 수단은 열전 모듈(thermoelectric module)로서 이루어지는 냉각된 액체 및 가열된 액체를 분배하는 장치.