KR101408236B1 - 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치 - Google Patents

Abstract

열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치는,
케이스와, 케이스의 일측에 설치되어 냉각 또는 난방 열원을 공급하는 열전소자를 탑재한 열전소자 하우징과, 열전소자 하우징에 일체형으로 케이스의 내부에 밀폐 공간을 형성하고, 열전소자로부터 확산되는 냉각 또는 난방 열원의 열 분산과 증폭을 수행하여 내부에 충진된 열전달유체의 온도 변환과 케이스의 내부에 열전달을 수행하는 열전달유체 저장탱크와, 열전소자 하우징에 일체형으로 열전달유체 저장탱크의 내부에 형성되고, 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 기설정된 목표 온도로 전환되어 배출되는 회전형 열 증폭 배관 및 열전달유체 저장탱크가 형성된 반대 방향으로 열전소자 하우징에 밀착 고정되고, 열전소자의 발열과 흡열 기능을 유지시키는 방열 기능을 수행하는 방열 히트싱크를 포함하며, 열전달유체는 열전소자로부터 발생된 열원을 전달받아 회전형 열 증폭 배관에 열전달을 수행한다.

Description

열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치{Heating and Cooling Water Device Using the Heat Transfer Convergence Technology}

본 발명은 온수 및 냉수 공급 장치에 관한 것으로서, 특히 열전달유체와 열전소자를 이용하여 냉매 가스를 구비하지 않고 열원을 공급, 전달하여 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 목표 온도로 전환되어 배출하는 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치에 관한 것이다.

현재 보편적으로 사용하고 있는 냉온 정수기의 냉수 및 온수의 생성 방식은 냉수의 경우, 공기 압축기(예를 들면, 콤프레샤(Compressor))와 냉매 가스를 이용하여 냉각 수조에 냉동 배관을 물통 안에 넣고 직접 냉각하는 방식이 있다.

냉수 생성 방식의 다른 실시예로서, 냉수조의 외벽에 증발기용 냉동 배관을 감은 상태에서 스티로폼을 이용하여 냉각 수조를 단열 처리하고 응축기 부분을 정수기 후면에 메쉬 형태의 배관을 방열판 형태로 구성하며 증발기용 배관과 응축기용 배관 사이에 팽창변인 모세관을 연결한 후 콤프레샤를 통해 냉매 가스를 압축하여 응축-팽창-증발의 순환 형태로 냉각 열원을 공급하여 물을 냉각하는 형태이다.

온수 생성 방식은 온수조에 히팅 배관을 물통 안에 넣고 물을 직접 가열하는 방식과 온수조의 외벽에 히팅 소재를 감고 물통에 열을 가하여 물을 간접적으로 가열하는 방식이 있다.

그러나 종래의 냉온수 정수기는 물통 안에 열원 공급매체가 물과 직접적인 접촉 방식에 의해 물이 2차적으로 오염될 수 있다.

또한, 종래의 냉온수 정수기는 목표 온도로 구성된 상온의 물이 시간이 경과함에 따라 외부와의 열 전달 현상에 의하여 목표 온도가 쉽게 하락 또는 상승하여 열 손실이 발생되므로 많은 전력을 소모하여 열을 유지시켜야 한다.

종래의 냉온 정수기는 냉매 가스에 의한 오존층 파괴 등 대기 오염, 소비 전력의 과대에 따른 에너지 문제, 수조 안에서 유해성 세균이 증식될 수 있는 문제점이 있다.

종래의 냉온 정수기는 정수된 상온의 물이 보관되는 정수조와 냉온 장치를 이용하여 일정 온도로 물의 온도를 유지하여 음용하는 방식이다.

그러나 종래의 냉온 정수기는 정수조 내에 저장된 물이 수시간 미사용할 경우, 정수조 내의 스케일, 세균의 증식, 번식 등 오염물 및 침전물이 생길 수 있는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 열전달유체와 열전소자를 이용하여 냉매 가스를 구비하지 않고 열원을 공급, 전달하여 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 목표 온도로 전환되어 배출하는 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 공기 압축기와 냉매 가스를 이용하지 않고, 외부로부터 유입된 정수된 물이 통과하는 동안 온수 및 냉수로 순간 전환되어 배출되는 온수 및 냉수 공급 장치의 기구적인 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치는,
일정 공간을 형성한 케이스;
상기 케이스의 일측 끝단의 개방면을 폐쇄하는 열전소자 하우징;
상기 열전소자 하우징의 일측에 결합되어 상기 케이스의 내부로 냉각 또는 난방 열원을 공급하는 열전소자;
상기 열전소자 하우징에 결합되어 상기 케이스의 내부에 밀폐 공간을 형성하고, 상기 열전소자로부터 확산되는 상기 냉각 또는 난방 열원의 열 분산과 증폭을 수행하여 내부에 충진된 열전달유체의 온도 변환과 상기 케이스의 내부에 열전달을 수행하는 열전달유체 저장탱크;
상기 열전소자 하우징에 결합되어 상기 열전달유체 저장탱크의 내측 일면에 밀착되어 하나 이상으로 형성하는 열전달 히트 파이프;
상기 열전달유체 저장탱크의 내부에 길이 방향으로 형성되어 상기 열전달유체 저장탱크의 일면을 관통하여 형성된 물투입구와 연결되고 내부에 나선형 회전 홈 가공을 형성하고 외부 형태를 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 형성하며 상기 물투입구에 의해 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 기설정된 목표 온도로 전환되어 배출되는 회전형 열 증폭 배관; 및
상기 열전달유체 저장탱크가 형성된 반대 방향으로 상기 열전소자 하우징에 밀착 고정되고, 상기 열전소자의 발열과 흡열 기능을 유지시키는 방열 기능을 수행하는 방열 히트싱크를 포함하며,

상기 열전달유체는 상기 열전소자로부터 발생된 열원을 상기 열전소자 하우징과 상기 열전달 히트 파이프를 통해서 전달받아 상기 회전형 열 증폭 배관에 열전달을 수행한다.

본 발명의 특징에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치는,
일정 공간을 형성한 제1 케이스의 하부면 끝단의 개방면을 폐쇄하고 난방 열원을 공급하는 제1 열전소자를 탑재한 제1 열전소자 하우징과, 상기 제1 열전소자 하우징에 결합되어 상기 제1 케이스의 내부에 밀폐 공간을 형성하고, 상기 제1 열전소자로부터 확산되는 난방 열원의 열 분산과 증폭을 수행하는 열전달유체가 충진된 제1 열전달유체 저장탱크와, 상기 제1 열전달유체 저장탱크의 내부에 길이 방향으로 형성되어 상기 제1 열전달 저장탱크의 일면을 관통하여 형성된 제1 물투입구와 연결되고 내부에 나선형 회전 홈 가공을 형성하고 외부 형태를 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 형성하며 상기 제1 물투입구에 의해 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 기설정된 제1 목표 온도로 전환되어 배출되는 제1 회전형 열 증폭 배관을 형성하는 온수 공급 장치; 및
일정 공간을 형성한 제2 케이스의 상부면 끝단의 개방면을 폐쇄하고 냉각 열원을 공급하는 제2 열전소자를 탑재한 제2 열전소자 하우징과, 상기 제2 열전소자 하우징에 결합되어 상기 제2 케이스의 내부에 밀폐 공간을 형성하고, 상기 제2 열전소자로부터 확산되는 냉각 열원의 열 분산과 증폭을 수행하는 열전달유체가 충진된 제2 열전달유체 저장탱크와, 상기 제2 열전달유체 저장탱크의 내부에 길이 방향으로 형성되어 상기 제2 열전달 저장탱크의 일면을 관통하여 형성된 제2 물투입구와 연결되고 내부에 나선형 회전 홈 가공을 형성하고 외부 형태를 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 형성하며 상기 제2 물투입구에 의해 외부로부터 유입된 물이 통과하는 동안 기설정된 제2 목표 온도로 전환되어 배출되는 제2 회전형 열 증폭 배관을 형성하는 냉수 공급 장치를 포함한다.

삭제

삭제

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 열전달 융합 기술을 이용하여 무냉매, 에너지 절감형 친환경 온수 및 냉수 공급 장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 열전소자, 열전달유체의 온도 변환과 열수송의 기능을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치를 제조하여 장치의 원가적인 요소와 콤팩트를 이룬 구조적인 효율성을 기대할 수 있다.

본 발명은 회전형 열 증폭 배관을 이용하여 온수 및 냉수 공급 장치를 제조하여 전체 공간의 비효율적인 대형화와 원가 상승을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 열전소자, 열전달유체의 온도 변환과 열수송의 기능을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치를 제조하여 장치의 소형화와 목표 열원을 집중화 및 융합시켜 에너지 절감에 기여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치 및 전원공급 제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치를 측면에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전형 열 증폭 배관의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수 및 냉수 공급 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 하우징과 열전달 히트 파이프의 결합 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 하우징과 열전달유체 저장탱크의 결합 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 온수 및 냉수 공급 장치의 열전달 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방열 히트싱크를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방열 히트싱크의 측면에서 본 모습을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치 및 전원공급 제어장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치를 측면에서 본 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전형 열 증폭 배관의 연결 관계를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수 및 냉수 공급 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 하우징과 열전달 히트 파이프의 결합 관계를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 하우징과 열전달유체 저장탱크의 결합 관계를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 온수 및 냉수 공급 장치의 열전달 흐름을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)는 진공관 케이스(110, 210), 상변화물질(Phase Change Material, PCM)(112, 212), 열전달유체 저장탱크(Tank Heat Transfer Fluid Storage Tank)(120, 220), 열전달유체(Heat Transfer Fluid, HTF)(124, 224), 열전달 히트 파이프(Heat Pipe)(160, 260), 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272), 3차원 회전형 내측배관(174, 274), 열전달 메쉬망(180, 280), 열전소자(150, 250), 전원공급 제어장치(300), 온도 센서(190, 290), 방열 히트싱크(400, 500)를 포함한다.

본 발명의 온수 공급 장치(100)는 진공관 케이스(110, 210)의 상부면에 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전소자 하우징, 열전달 히트 파이프(160, 260), 방열 히트싱크(400, 500)가 형성되고, 냉수 공급 장치(200)는 진공관 케이스(110, 210)의 상부면에 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전소자 하우징, 열전달 히트 파이프(160, 260), 방열 히트싱크(400, 500)가 형성된다.

그러나 이에 한정하지 않고, 온수 공급 장치(100) 또는 냉수 공급 장치(200)는 탑재된 열전소자(150, 250)의 전류의 극 전환에 의해 단독으로 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)를 모두 구현할 수 있다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)는 열전달유체(122, 224)와 열전소자(150, 250)를 이용하여 공기 압축기와 냉매 가스를 제거하고 외부 케이스를 진공 상태의 진공관 케이스(110, 210)로 구성하여 외부의 열 전이에 따른 열손실을 방지한다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)는 전원공급 제어장치(300)을 통해 열전소자(150, 250)에 전력을 인가하여 발생된 열원을 열전소자(150, 250)에 일체로 형성된 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)을 통해 냉각, 난방 열원을 공급 장치의 내부로 직접 열전달을 수행한다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)는 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 일체된 열전달 히트 파이프(160, 260)을 통해 공급 장치의 내부로 간접적인 열전달을 수행한다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)의 내부 중심부에 위치한 열전달유체 저장탱크(120, 220)는 진공관 케이스(110, 210)의 내부에 일정의 밀폐 공간을 형성하고 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)을 통해 1차 열전달을 받고, 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 일체된 열전달 히트 파이프(160, 260)을 통해 2차 열전달을 받는다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외측면과 진공관 케이스(110, 210)의 내측면 사이에 충진된 상변화물질(112, 212)에 간접 열전달을 수행하여 상변화물질(112, 212)의 열 에너지의 저장을 촉진시킨다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)는 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 2차원 회전형 중심배관(170, 270)을 탑재하고, 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 주위를 일정 거리의 간격을 두고 3차원 회전형 내측배관(174, 274)을 원통 나선형으로 감아서 형성하며, 3차원 회전형 내측배관(174, 274)의 주위를 3차원 회전형 외측배관(172, 272)으로 원통 나선형으로 감아서 형성한다.

온수 및 냉각 공급 장치(100, 200)는 외부로부터 유입된 정수된 상온의 물이 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272)과 3차원 회전형 내측배관(174, 274)을 통과하는 동안 목표 온도로 구현된 열전달유체(124, 224)의 열전달을 받아 물 온도가 기설정된 목표 온도로 순간 전환되어 배출된다.

상변화물질(112, 212)은 어떤 물질이 고체에서 액체 상태, 액체에서 고체 상태, 액체에서 기체 상태 등 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 일종의 물리적 변환 과정을 통하여 열을 축적하거나 저장한 열을 방출하는 물질이다.

상변화물질(112, 212)은 입상형 분말 또는 액상 형태의 마이크로캡슐 타입으로 구성되고 열 전달 및 열 확산을 위해 금속 나노 입자, 무기물 또는 무기 나노 입자를 첨가 및 분산하여 빠른 직간접 열전달 및 열에너지를 잠열, 축열한다.

상변화물질(112, 212)은 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외측면과 진공관 케이스(110, 210)의 내측면 사이의 공간에 충진되고, 온도 대역별로 고온 상변화물질과 저온 상변화물질로 나누어지며, 열에너지를 저장, 발산하는 기능을 가진 화학적인 물질로서 잠열재, 축열재로 불린다.

본 발명의 실시예에 따른 상변화물질(112, 212)은 저온용으로 -20도 ~ +10도 이내의 잠열, 축열 기능을 가지고, 목표 온도 내에서 열에너지를 잠열(저장)하여 외부의 도움없이 저장된 열에너지를 6-8시간 동안 목표 온도를 구현하도록 방출한다.

상변화물질(112, 212)은 열전달유체 저장탱크(120, 220)에 충진된 열전달유체(124, 224)와 열에너지를 교환하여 목표 온도가 유지되도록 잠열, 축열 기능을 통해 수시간동안 무전원 상태에서 저장된 열에너지를 진공관 케이스(110, 210)의 내부에 위치한 모든 구성장치에 간접적으로 열전달을 수행하여 효과적인 열에너지 절감을 수행한다.

열전달유체(124, 224)는 EG 계열, PG 계열 또는 Cold Brine 유체로서 그 중 식품 첨가물을 활용한 인체에 무해한 Food Brine을 주된 조성 물질로 하여 열전달유체 저장탱크(120, 220) 내에서 유체와 유체, 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272)과 3차원 회전형 내측배관(174, 274)에 직접 열전달을 수행하고, 상변화물질(112, 212)과 열에너지를 교환한다.

상변화물질(112, 212) 및 열전달유체(124, 224)는 유체 또는 물질 내에 금속 나노 입자, 무기물 또는 무기 나노 입자가 침전되지 않도록 하기 위하여 분산재를 첨가하여 열전달 온도가 -40도 ~ +130도까지 온도대를 확대시켜 다양한 온도 대역에서 열 증폭 및 열 확산 기능을 높혀 빠른 시간에 유체와 유체가 열전달되도록 한다.

상변화물질(112, 212) 및 열전달유체(124, 224)의 내부에는 금속 나노 입자 및 무기 나노 입자를 각각 또는 혼합하여 물리적, 화학적 방법을 이용하여 분산시킨다.

열전달유체(124, 224)는 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄 등의 금속 나노 입자와 CNT, 흑연, Si 등의 무기 나노 입자가 침전되어 효율이 저하되지 않도록 입자를 분산시켜 복사 에너지로 발생된 열에너지를 주변으로 복사하여 열 전도 및 냉기 효율을 증대시킬 수 있다.

기존의 콤프레샤와 냉매 가스를 이용하여 냉방 싸이클인 압축-팽창-증발 과정을 거쳐 기체 및 유체의 필수적인 상변화 과정을 수행해야 하는데 이에 따른 콤프레샤, 응축기, 모세관, 증발기 등 기구적인 구성이 필수적이었다.

이에 반해 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)는 열전달유체(124, 224)의 급속한 온도 변화에 따른 열전달의 기능을 이용하였기 때문에 원가적인 요소와 장치의 콤팩트를 이루는 구조적인 효율성이 있다.

본 발명은 열전달유체(124, 224)가 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 밀폐된 공간에 충진되고, 상변화물질(112, 212)이 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외측면과 진공관 케이스(110, 210)의 내측면 사이의 공간에 충진되고 있지만, 이에 한정하지 않고, 상변화물질(112, 212) 또는 열전달유체(124, 224)로 충진할 수도 있다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 진공관 케이스(110, 210)의 내부의 일정의 밀폐 공간을 형성하고, 구리 소재로 제작된 저장탱크의 내부와 외부에 열 확산 유기 및 무기물 바인더로 코팅하여 저장탱크의 외부의 상변화물질(112, 212)과 간접 열전달을 수행하여 잠열, 축열 기능을 가진 상변화물질(112, 212)에 열에너지 저장 활성화를 가속시킨다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 고온의 열원 발생시 저장탱크의 내부와 외부에 코팅된 열 확산 유기 및 무기물 바인더에 의해 열전달유체(124, 224)와 고온 병합 열전달이 수행된다. 열전달유체 저장탱크(120, 220)는 저장탱크의 전체에 임계 현상을 유발하여 저장탱크의 내부에 고온 열 증폭과 외부에 고온 열 분산을 수행하여 열전달유체 저장탱크(120, 220)와 진공관 케이스(110, 210) 사이의 충진된 상변화물질(112, 212)의 열에너지 저장 기능과 저장탱크의 내부에 열전달을 촉진시킨다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 열 확산 기능을 높이기 위해 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외부 원형 테두리로부터 방사상으로 일정 간격을 두고 길이 방향으로 돌출되어 있는 복수개의 날개부(122, 222)를 형성한다.

복수개의 날개부(122, 222)는 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 내부에 형성된 열전달 히트 파이프(160, 260), 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240), 열전달유체(124, 224)로부터 전달받은 열원을 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외측면과 진공관 케이스(110, 210)의 내측면 사이에 충진된 상변화물질(112, 212)에 신속하게 전달하기 위하여 방열핀의 형상을 나선 구조의 회전체 형태로 구성한다.

열전소자(150, 250)는 전원공급 제어장치(300)를 이용하여 전기를 인가하면, 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)에 냉각 또는 난방 열원을 공급하고, 목표 온도(냉각시 +10℃ ~ -20℃, 난방시 70℃ ~ 90℃)까지 무소음으로 정속 운전한다.

열전소자(150, 250)는 열전달유체 저장탱크(120, 220)와 열전달 히트 파이프(160, 260)의 일체형 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 밀착되어 구성되고 냉방 및 난방 열원을 1차적으로 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 전달한다.

열전소자(150, 250)는 반도체 소자로 P, N극의 소자 형태로 구성되어 양면에 발열과 흡열을 발생시켜 양단의 최대 온도 차이가 70℃에 이른다.(온도 발생은 -30도~ +120도, 최대 -75도 ~ +300도까지 온도를 발생시킬 수 있음)

열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)에 전달된 열원은 열전달유체 저장탱크(120, 220)와 열전달유체(124, 224) 및 열전달 히트 파이프(160, 260)에 2차 간접적으로 열전달을 수행한다.

열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)은 온수 공급 장치(100)의 경우, 진공관 케이스(110, 210)의 하부면 일측에 밀착되어 형성하고, 냉수 공급 장치의 경우, 진공관 케이스(110, 210)의 상부면 일측에 밀착되어 형성한다.

열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)은 구리, 알루미늄 등의 금속체로서, 1차 열전소자 하우징(130, 230)과 2차 열전소자 하우징(140, 240)으로 이루어져 있다.

1차 열전소자 하우징(130, 230)은 열 확산 기능을 높이기 위해 제1 방열핀(134, 234)이 제1 수평 플레이트(132, 232)의 위에 길이 방향으로 일정 간격을 두고 돌출되어 복수개 형성된다.

1차 열전소자 하우징(130, 230)은 제1 방열핀(134, 234) 사이의 공간에 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 열전달 히트 파이프(160, 260)가 삽입되어 장착되는 제1 홈(136, 236)과 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전달 히트 파이프(160, 260)가 삽입되어 장착되는 제2 홈(138, 238)이 있으며, 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 좌측 결합홈(123, 223)과 우측 결합홈(123, 223)과 대응되어 삽입되는 돌출부(139, 239)가 형성된다. 1차 열전소자 하우징(130, 230)은 제1 홈(136, 236), 제2 홈(138, 238), 돌출부(139, 239)를 이용하여 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전달 히트 파이프(160, 260)와 2차원 회전형 중심배관(170, 270)과 결합할 수 있다.

2차 열전소자 하우징(140, 240)은 제2 수평 플레이트(142, 242)의 위에 진공관 케이스(110, 210)의 내측 일면과 맞닿도록 제2 방열핀(144, 244)이 돌출되어 있다. 2차 열전소자 하우징(140, 240)의 일측은 1차 열전소자 하우징(130, 230)과 결합되며 타측이 진공관 케이스(110, 210)와 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 사이 공간에 삽입하여 결합된다. 따라서, 2차 열전소자 하우징(140, 240)은 좌우 각각 한 쌍으로 이루어져 있다.

열전소자(150, 250)는 1차 열전소자 하우징(130, 230)과 2차 열전소자 하우징(140, 240)이 결합하는 경우, 2차 열전소자 하우징(140, 240)의 사이의 공간에 위치하게 된다.

열전소자(150, 250) 및 2차 열전소자 하우징(140, 240)은 열전달유체 저장탱크(120, 220) 또는 열전달 히트 파이프(160, 260)가 열전소자(150, 250)에 장착되는 방향과 반대측으로 진공관 케이스(110, 210)의 외부로 방열 히트싱크(400, 500)가 탑재된다.

다시 말해, 열전소자 하우징(1차 열전소자 하우징(130, 230)+2차 열전소자 하우징(140, 240))에는 열전소자(150, 250), 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전달 히트 파이프(160, 260), 방열 히트싱크(400, 500)가 일체형 하우징 형태로 형성된다.

열전달 히트 파이프(160, 260)는 구리, 알루미늄 등의 금속체로서, 1차 열전소자 하우징(130, 230)에 파이프의 단면을 압착하여 일체형으로 장착되고 내부의 모세관(Sintered Type)에 열전달 기능을 집중시킨다.

다시 말해, 열전달 히트 파이프(160, 260)는 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 내측 일면에 밀착되어 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240)의 하부 방향으로 일정 간격을 두고 길이 방향의 원통관을 4개 형성한다.

열전달 히트 파이프(160, 260)는 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 내부에 열전달 기능을 집중화시키고 냉방 및 난방 열원을 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272), 3차원 회전형 내측배관(174, 274) 및 열전달유체(124, 224)에 열전달을 수행한다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 내부에 구리, 알루미늄 등의 금속체로 이루어진 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)을 형성한다.

2차원 회전형 중심배관(170, 270)은 내부에 나선형 회전 홈 가공을 한 배관(Groove Pipe)과 배관 외부에 나사선 돌출 가공(Spiral Tube)을 하여 형성한다.

3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 내부에 나선형 회전 홈 가공을 한 배관(Groove Pipe)과 배관 외부에 나사선 돌출 가공(Spiral Tube)을 하여 형성한 후, 배관을 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 최종 가공한다. 여기서, 3차원은 나선형 회전 홈 가공을 한 배관의 내부, 외부 및 전체 배관을 원통 나선형으로 감는 3번의 배관 가공을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 최종 가공 형태가 용수철 형태로 하고 있지만, 지그재그 형태, 꽈배기 형태 등 다양하게 형성할 수 있다.

기존 일반 직관형 구리 배관의 유체 또는 상온의 물이 이동시 열 변환이 이루어지지 않은 상태의 유체 또는 상온의 물을 목표 온도로 재생시키기 위하여 배관을 통한 유체 및 물의 이송 과정에서 열전달을 수행해야 한다.

일반 배관은 열전달 소요 시간에 따른 배관 길이의 체적이 크게 증가되어야 하므로 순간 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 전체 공간에 비효율적인 대형화가 발생하고 원가에도 상승 요인으로 기여한다. 이를 방지하기 위해서는 회전형 열 증폭 배관(2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274))을 적용하여 순간 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 소형화를 이루었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 3차원 회전형 외측배관(172, 272)은 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 상부면을 관통하여 형성된 물투입구(171, 272)와 연결되어 있고, 2차원 회전형 중심배관(170, 270)과 일정 거리 이격되어 3차원 회전형 중심배관의 외측의 상부에서 하부까지 회전하면서 감겨져 있다.

3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 하단부에 위치한 3차원 회전형 외측배관(172, 272)의 하부 끝단부에서 연결되고 3차원 회전형 외측배관(172, 272)보다 작은 직경으로 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 외측의 하부에서 상부까지 회전하면서 감겨져 있다.

따라서, 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 3차원 회전형 외측배관(172, 272)에 둘러싸여 있게 된다.

3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 상단 끝단부가 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 상부 일측과 연결되어 있다.

다시 말해, 2차원 회전형 중심배관(170, 270)은 외측에 3차원 회전형 내측배관(174, 274)이 회전하면서 감겨져 있고, 3차원 회전형 내측배관(174, 274)보다 직경을 크게 하여 3차원 회전형 내측배관(174, 274)의 주위를 일정 거리를 두고 3차원 회전형 외측배관(172, 272)이 회전하면서 감겨져 있다.

3차원 회전형 외측배관(172, 272)으로 유입된 물의 이동 경로는 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 상부에서 하부 방향으로 이동하고, 다시 3차원 회전형 내측배관(174, 274)을 통해 3차원 회전형 중심배관의 하부에서 상부 방향으로 이동하여 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 상단부로 유입되며 3차원 회전형 중심배관의 상부에서 하부로 이동하여 물배출구(176, 276)를 통해 외부로 배출된다.

2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 배관 내부와 외부의 나선형 유로로 인하여 유체 또는 상온의 물 흐름이 공간적, 시간적으로 불규칙하게 유속이 빠른 상태로 운동하게 되어 난류를 발생하고 유체 또는 물의 회전 운동에 의하여 소용돌이 형태의 와류가 복합적으로 발생하여 관 내부의 전열 성능을 향상시킨다.

2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 배관 외부에도 목표 온도가 구현된 열전달유체(124, 224)에 의해 평행류와 직교류가 교차로 흘러 난류가 발생함에 따라 총괄 전열 계수가 직관형 일반 배관에 비해 3배 이상으로 증가하여 유체 또는 상온의 물을 신속하게 목표 온도로 구현한다(열 증폭, 온도 변화).

2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 구리 소재를 채택하고 외벽에 열 확산 유기/무기물 바인더를 코팅하여 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 내부에 충진된 열전달유체(124, 224)의 잠열, 축열된 열원을 배관 내부로 확산, 전달시켜 상온의 물의 목표 온도를 신속하게 변화시키고, 열 손실이 발생한 물의 온도 변화를 가속시킨다.

이와 같이 외부의 정수된 물은 배관을 이동하는 동안 열전달유체(124, 224), 상변화물질(112, 212), 열전달 히트 파이프(160, 260), 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240), 열전달 메쉬망(180, 280) 등을 통해 지속적인 열 증폭 및 분산이 배관 내부에서 이루어져 기설정된 목표 온도로 순간 전환되어 배출된다.

온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)는 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)을 세로 방향의 직렬 형태로 구성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 병렬 구조, 가로 방향의 직렬 또는 병렬 구조, 연결 소켓을 이용한 복수개의 다중 배관 방식으로 열 증폭 배관을 다단 형태로 구성하여 온수 및 냉수 공급의 처리 용량을 확대할 수 있다.

이와 같은 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)의 구조는 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 소형화를 위해 필요하다.

다른 실시예로서, 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)에 2차원 회전형 중심배관(170, 270)을 내부에 나선형 회전 홈 가공을 한 배관을 사용하거나 2차원 회전형 중심배관(170, 270)에 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274) 중 하나 또는 모두 일반 배관을 감아서 구현할 수 있다.

열전달 메쉬망(180, 280)은 구리, 알루미늄 등의 금속체로 구성되어 열전달 히트 파이프(160, 260)의 사이에 연결되고 금속 나노 입자 및 무기물 또는 무기 나노 입자가 코팅되어 있으며 열전달유체(124, 224)를 사이에 두고 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)에 일정 간격으로 이격되어 있다.

열전달 메쉬망(180, 280)은 원형의 메쉬 형태로 열전달 히트 파이프(160, 260) 간을 연결하여 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)의 주변을 감싸는 원형 형태를 이루고, 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274), 열전달유체 저장탱크(120, 220)와 열전달유체(124, 224), 상변화물질(112, 212)에 간접적으로 열전달을 수행한다.

열전달 메쉬망(180, 280)은 고온발생시 신속한 열 전달을 수행하는 금속 나노 화이버(실, 섬유 타입) 및 카본 나노 화이버로 구성될 수도 있다.

온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)는 내부에서 열을 각각의 구성장치들에 의해 열전달, 증폭, 융합하는 기능을 수행하기 때문에 외부와의 열 손실을 방지하기 위한 단열 처리가 중요하다.

이러한 이유로 공기 대류에 의한 열전달 및 물체와 접촉에 따른 열 전이 현상에 의한 열 손실을 차단하기 위해 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)를 진공관 형태의 진공관 케이스(110, 210)로 구성한다.

진공관 케이스(110, 210)는 구리, 알루미늄 등의 금속체로 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 외형을 형성하는 것으로서 공기 대류에 의한 열전달 및 물체와 접촉에 따른 열 전이 현상의 열 손실을 차단하기 위해 2중 단열 케이스이다.

진공관 케이스(110, 210)는 내부의 잔류 기체를 수착하여 지속적인 높은 진공을 유지하도록 지르코늄(Zr)을 소재로 적용한 접촉성 게터(Getter)를 일측에 형성한다.

온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)가 대형화될 경우, 우수한 단열 성능과 방음성을 갖춘 규소 산화물로 이루어진 에어로젤을 적용하여 진공관 케이스(110, 210)를 구성할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방열 히트싱크를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방열 히트싱크의 측면에서 본 모습을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 방열 히트싱크(400, 500)는 알루미늄 방열판(410, 510), 알루미늄 방열핀(420, 520) 및 쿨링팬(430, 530)을 포함한다.

방열 히트싱크(400, 500)는 열전소자(150, 250)의 발열과 흡열 기능을 원활하게 유지시켜 목표 온도(열원)를 안정적으로 도달하기 위한 방열 기능을 한다.

방열 히트싱크(400, 500)는 열전소자(150, 250)의 상부에 알루미늄 방열판(410, 510)과 그 위에 히트 파이프와 히트 파이프에 연결된 알루미늄 방열핀(420, 520)에 열분산 바인더를 코팅 처리한다.

방열 히트싱크(400, 500)는 알루미늄 방열판(410, 510)을 가로 방향으로 관통하는 하부 히트 파이프(412, 512)와, 하부 히트 파이프(412, 512)의 양끝단부로부터 하부에서 상부로 갈수록 '∪' 형태로 형성되는 상부 히트 파이프(414, 514)를 포함한 히트 파이프를 형성한다.

방열 히트싱크(400, 500)는 각각의 상부 히트 파이프(414, 514) 사이에 끼워져서 연결되는 복수개의 알루미늄 방열핀(420, 520)을 적층하며, 적층된 복수개의 알루미늄 방열핀(420, 520)의 일측면에 쿨링팬(430, 530)을 설치한다.

히트 파이프와 복수개의 적층된 알루미늄 방열핀(420, 520)은 열 분산 바인더로 코팅 처리한다.

방열 히트싱크(400, 500)는 열전소자(150, 250)의 발열 부분 또는 흡열 부분에 열전달 도포제(써멀 구리스, 써멀 에폭시 등)를 이용하여 밀착 고정시킨다.

열전소자(150, 250)는 고온 발열 발생시 흡열 부분에 열 역전(열 전이 현상)을 방지하고 신속한 방열 기능을 수행하기 위해 1차로 열전소자(150, 250)의 상부에 구성된 알루미늄 방열판(410, 510)을 관통하여 형성된 히트 파이프를 이용하여 열전달을 수행한다. 이어서, 열전소자(150, 250)는 2차로 방열 히트싱크(400, 500)의 히트 파이프에 부착된 알루미늄 방열핀(420, 520)에 도포된 열 분산 바인더를 통해 2차 방열을 수행하고, 쿨링팬(430, 530)의 공냉식으로 3차 방열을 수행한다.

전원공급 제어장치(300)는 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 전원 공급이 필요한 구성장치(쿨링팬(430, 530), 온도 센서(190, 290), 열전소자(150, 250), 방열 히트싱크(400, 500) 등)에 전원을 공급하고, 열전소자(150, 250)의 전류를 인가하여 열전소자(150, 250)의 일반 작동시 흡열 기능을 수행하다가 전류의 극 전환에 의해 고온, 발열 기능을 수행하도록 제어한다.

온도 센서(190, 290)는 2차원 회전형 중심배관(170, 270)의 일측면에 형성된다.

전원공급 제어장치(300)는 온도 센서(190, 290)의 온도를 주기적으로 감지하여 열전달유체(124, 224)가 목표 온도에 도달하면 열전소자(150, 250)의 전원을 차단하고 열전달유체(124, 224)와 상변화물질(112, 212)을 이용하여 무전원 상태에서 목표 열원을 지속적으로 공급하도록 제어한다.

전원공급 제어장치(300)는 온도 센서(190, 290)의 온도를 감지하고 열전달유체(124, 224)의 목표 온도로 온도 변환을 수행하기 위해 방열 히트싱크(400, 500)의 모터를 이용하여 쿨링팬(430, 530)의 공기 유속을 조절할 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 7를 참조하여 열전달 융합 기술을 이용한 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)의 온수 및 냉수를 발생하는 운전 방법을 나타내면 다음과 같다.

전원공급 제어장치(300)는 온수 및 냉수 공급 장치(100, 200)에 전원 공급이 필요한 구성장치(쿨링팬(430, 530), 온도 센서(190, 290), 열전소자(150, 250), 방열 히트싱크(400, 500) 등)에 전원을 공급한다.

열전소자(150, 250)는 난방 또는 냉각 열원을 발생하여 1차 열전소자 하우징(130, 230)과 2차 열전소자 하우징(140, 240) 및 열전달 히트 파이프(160, 260)에 열원을 전달한다.

1차 열전소자 하우징(130, 230)과 2차 열전소자 하우징(140, 240) 및 열전달 히트 파이프(160, 260)에 전달된 열원은 열전달유체 저장탱크(120, 220)와 열전달유체(124, 224) 및 열전달 메쉬망(180, 280)에 2차 간접적으로 열전달을 수행한다.

따라서, 열전달유체 저장탱크(120, 220)는 난방 또는 냉각 열원의 증폭과 열 분산을 수행하여 열전달유체(124, 224)의 온도 변환과 진공관 케이스(110, 210)의 내부에 열전달을 수행한다.

이와 같이 열전달유체 저장탱크(120, 220)는 열전소자 하우징(130, 140, 230, 240), 열전달 히트 파이프(160, 260), 열전달유체(124, 224), 상변화물질(112, 212), 2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274), 열전달 메쉬망(180, 280)을 통해 난방 또는 냉각 열원이 증폭 및 분산되어 있는 상태이다.

2차원 회전형 중심배관(170, 270), 3차원 회전형 외측배관(172, 272) 및 3차원 회전형 내측배관(174, 274)은 외부에서 물이 유입되어 통과하는 동안 1차 열전소자 하우징(130, 230)과 2차 열전소자 하우징(140, 240) 및 열전달 히트 파이프(160, 260)와 열전달유체 저장탱크(120, 220), 열전달유체(124, 224) 및 열전달 메쉬망(180, 280)으로부터 직접 및 간접적으로 열을 전달받고 통과하는 물이 순간적으로 기설정된 목표 온도로 순간 변환하여 배출된다.

열전달유체 저장탱크(120, 220)는 날개부(122, 222)를 통해 지속적인 열전달을 수행하여 진공관 케이스(110, 210)의 내측면과 열전달유체 저장탱크(120, 220)의 외측면 사이의 공간에 충진된 상변화물질(112, 212)에 난방 또는 냉각 열원을 잠열, 축열한다.

전원공급 제어장치(300)는 온도 센서(190, 290)의 온도를 감지하여 열전달유체(124, 224)가 목표 온도로 변환시 전원을 차단시킨 후 상변화물질(112, 212)의 잠열과 축열 기능과 열전달유체(124, 224)를 이용하여 무전원 상태에서 목표 온도의 지속적으로 공급받도록 제어한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 온수 공급 장치
110, 210: 진공관 케이스
112, 212: 상변화물질
120, 220: 열전달유체 저장탱크
122, 222: 날개부
123, 223: 좌측 결합홈, 우측 결합홈
124, 224: 열전달유체
130, 230: 1차 열전소자 하우징
132, 232: 제1 수평 플레이트
134, 234: 제1 방열핀
136, 236: 제1 홈
138, 238: 제2 홈
139, 239: 돌출부
140, 240: 2차 열전소자 하우징
142, 242: 제2 수평 플레이트
144, 244: 제2 방열핀
150, 250: 열전소자
160, 260: 열전달 히트 파이프
170, 270: 2차원 회전형 중심배관
171, 271: 물투입구
172, 272: 3차원 회전형 외측배관
174, 274: 3차원 회전형 내측배관
176, 276: 물배출구
180, 280: 열전달 메쉬망
190, 290: 온도 센서
200: 냉수 공급 장치
300: 전원공급 제어장치
400, 500: 방열 히트싱크
410, 510: 알루미늄 방열판
412, 512: 하부 히트 파이프
414, 514: 상부 히트 파이프
420, 520: 알루미늄 방열핀
430, 530: 쿨링팬

Claims (19)

1. 일정 공간을 형성한 원통 형상의 케이스;
   상기 케이스의 일측 끝단의 개방면을 폐쇄하는 열전소자 하우징;
   상기 열전소자 하우징의 일측에 결합되어 상기 케이스의 내부로 냉각 또는 난방 열원을 공급하는 열전소자;
   상기 열전소자 하우징에 결합되고, 상기 케이스의 직경보다 작게 하여 상기 케이스의 내부에 형성되고, 상기 케이스의 내부에 밀폐 공간을 형성하며, 상기 열전소자로부터 확산되는 상기 냉각 또는 난방 열원의 열 분산과 증폭을 수행하여 내부에 충진된 열전달유체의 온도 변환과 상기 케이스의 내부에 열전달을 수행하는 열전달유체 저장탱크;
   상기 열전소자 하우징에 길이 방향의 봉 형태로 결합되고, 상기 열전달유체 저장탱크의 내측 일면에 밀착되어 일정한 거리의 간격마다 복수개로 형성하는 열전달 히트 파이프;
   상기 열전달유체 저장탱크의 내부에 길이 방향으로 형성되어 상기 열전달유체 저장탱크의 일면을 관통하여 형성된 물투입구와 연결되고 상기 열전달 히트 파이프의 일면에 접촉하며, 배관을 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 형성한 외측배관;
   상기 외측배관의 하부 끝단부에 연결되어 상기 외측배관보다 작은 직경으로 상기 외측배관의 내측의 하부에서 상부까지 회전하면서 감겨져 상기 외측배관에 둘러싸여 있으며 배관을 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 형성한 내측배관; 및
   상기 열전소자 하우징의 일면에 결합되고, 상기 내측배관의 상부 끝단부에 연결되고 일측 끝단이 상기 열전달유체 저장탱크의 타면을 관통하여 형성된 물배출구와 연결되며, 상기 내측배관에 둘러싸여 있는 원통 형상의 중심배관을 포함하며,
   상기 물투입구가 관통된 상기 열전달유체 저장탱크의 일측에 상기 열전소자 하우징, 상기 열전소자가 형성되면, 냉수 공급 장치로 기능하고, 상기 물배출구가 관통된 상기 열전달유체 저장탱크의 일측에 상기 열전소자 하우징, 상기 열전소자가 형성되면, 온수 공급 장치로 기능하며,
   상기 외측배관, 상기 내측배관 및 상기 중심배관은 내부에 나선형 회전 홈 가공을 형성하고, 배관 외부에 나사선 돌출 가공하여 형성하며, 상기 물투입구에 의해 외부로부터 유입된 물이 상기 외측배관, 상기 내측배관, 상기 중심배관을 통과하는 동안 기설정된 목표 온도로 전환되어 배출되고, 상기 열전달유체는 상기 열전소자로부터 발생된 열원을 상기 열전소자 하우징과 상기 열전달 히트 파이프를 통해서 전달받아 상기 외측배관, 상기 내측배관 및 상기 중심배관에 열전달을 수행하는 온수 및 냉수 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온수 공급 장치 또는 상기 냉수 공급 장치는 상기 탑재된 열전소자의 전류의 극 전환에 의해 온수 및 냉수를 공급하는 장치로 변경되는 온수 및 냉수 공급 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 열전소자 하우징은 상기 온수 공급 장치의 경우, 상기 케이스의 하부면 일측에 밀착되어 형성하고, 상기 냉수 공급 장치의 경우, 상기 케이스의 상부면 일측에 밀착되어 형성하는 온수 및 냉수 공급 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 중심배관은 내부에 나선형 홈 가공을 한 배관과, 배관 외부에 나사선 돌출 가공을 하여 형성하고, 상기 외측배관 및 상기 내측배관은 내부에 나선형 홈 가공을 한 배관과, 배관 외부에 나사선 돌출 가공을 하여 형성한 후, 배관을 원통 나선형으로 감아서 용수철 형태로 최종 가공하는 온수 및 냉수 공급 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전소자 하우징의 하부면 일측에 삽입되어 장착되고 상기 열전달유체 저장탱크의 내측 일면에 밀착되어 상기 열전소자 하우징의 하부 방향으로 일정 간격을 두고 길이 방향의 원통관을 복수개 형성하는 열전달 히트 파이프; 및
   상기 열전달 히트 파이프 사이에 연결되고 회전형 열 증폭 배관의 주변을 감싸는 원형의 메쉬 형태의 열전달 메쉬망
   을 더 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 열전소자 하우징은 상기 케이스의 상부면 일측에 설치되고, 하부에 일정 간격을 두고 돌출된 방열핀 사이의 홈에 상기 열전달유체 저장탱크, 상기 회전형 열 증폭 배관 및 상기 열전달 히트 파이프를 삽입하여 장착하는 온수 및 냉수 공급 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 열전소자 하우징은 상기 케이스의 하부면 일측에 설치되고, 상부에 일정 간격을 두고 돌출된 방열핀 사이의 홈에 상기 열전달유체 저장탱크, 상기 회전형 열 증폭 배관 및 상기 열전달 히트 파이프를 삽입하여 장착하는 온수 및 냉수 공급 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 열전달유체 저장탱크는 외부 원형 테두리로부터 방사상으로 일정 간격을 두고 길이 방향으로 돌출되어 있는 나선 구조의 회전체 형태인 복수개의 날개부
   를 더 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 열전소자 하우징의 일측에 삽입되어 장착되고 상기 열전달유체 저장탱크의 내측 일면에 밀착되어 상기 열전소자 하우징에서 일정 간격을 두고 길이 방향의 원통관을 복수개 형성하는 열전달 히트 파이프;
    상기 열전달 히트 파이프 사이에 연결되고 상기 외측배관의 주변을 감싸는 원형의 메쉬 형태의 열전달 메쉬망; 및
    상기 열전달유체 저장탱크가 형성된 반대 방향으로 상기 열전소자 하우징에 밀착 고정되어 상기 열전소자의 방열 기능을 수행하는 방열 히트싱크를 더 포함하며,
    상기 열전소자 하우징은 상기 케이스의 일측에 설치되고 하부에 일정 간격을 두고 돌출된 방열핀 사이의 홈에 상기 열전달유체 저장탱크, 상기 외측배관, 상기 내측배관, 상기 중심배관 및 상기 열전달 히트 파이프를 삽입하여 장착하는 온수 및 냉수 공급 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 열전소자의 전류를 인가하여 상기 열전소자의 흡열과 발열 기능을 제어하고, 상기 외측배관, 상기 내측배관 및 상기 중심배관의 일측에 형성된 온도 센서의 온도를 감지하여 상기 열전달유체가 목표 온도에 도달하면 전원 공급을 차단하는 전원공급 제어장치
    를 더 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
14. 제10항에 있어서,
    상기 방열 히트싱크는 상기 열전소자의 발열 부분 또는 흡열 부분에 열전달 도포제를 이용하여 밀착 고정하는 알루미늄 방열판과, 상기 알루미늄 방열판을 가로 방향으로 관통하는 하부 히트 파이프와, 상기 하부 히트 파이프의 양끝단부로부터 하부에서 상부로 갈수록 '∪' 형태로 형성되는 상부 히트 파이프를 포함한 히트 파이프와, 상기 상부 히트 파이프 간에 끼워져서 적층되는 복수개의 알루미늄 방열핀이 형성되는 온수 및 냉수 공급 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 적층되는 복수개의 알루미늄 방열핀의 일측면에 설치되는 쿨링팬
    을 더 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
16. 제1항에 있어서,
    금속 나노 입자 및 무기 나노 입자를 각각 또는 혼합하여 분산시켜 포함하고, 상기 케이스의 내측면과 상기 열전달유체 저장탱크의 외측면 사이의 공간에 충진되어 열에너지를 전달하거나 저장 및 발산하는 상변화물질
    을 더 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 열전달유체는 금속 나노 입자 및 무기 나노 입자를 각각 또는 혼합하여 분산시켜 포함하는 온수 및 냉수 공급 장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 열전달유체 저장탱크, 상기 외측배관, 상기 내측배관 및 상기 중심배관은 외부에 열 확산 유기 및 무기물 바인더가 코팅되어 있는 온수 및 냉수 공급 장치.
19. 제6항 또는 제10항에 있어서,
    상기 열전달 메쉬망은 금속체, 금속 나노 화이버 및 카본 나노 화이버 중 하나로 이루어져 있는 온수 및 냉수 공급 장치.

Images