KR102008806B1 - 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템 - Google Patents

Abstract

열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템이 개시된다. 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템은 내부에 유체가 순환하는 순환경로가 형성되어 있고, 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane)재질로 이루어진 유체순환부; 상기 유체순환부의 제1 유입구와 제1 배출구에 연결된 튜브; 및 상기 튜브와 연결되고, 상기 튜브와 상기 유체순환부를 상기 유체가 순환하도록 압력을 인가하는 펌프를 포함하고, 상기 유체순환부, 상기 튜브 및 상기 펌프간의 연결은 외부와 밀폐되도록 구성된다.

Description

열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템{CLOSED LOOP SYSTEM FOR CIRCULATING A HEAT EXCHANGE FLUID}

본 발명은 다양한 방식으로 응용될 수 있는 폐회로 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉원 또는 열원의 에너지를 열교환 유체가 순환하면서 유체순환부와 접촉하고 있는 접촉 대상과 열교환을 하는 폐회로 시스템에 관한 것이다.

지구 온난화로 인한 폭염으로 열 스트레스 관리의 중요성이 대두되고 있는 가운데 고온환경 작업 및 여름철 야외 활동 시 사용자의 건강을 지켜주는 쿨링 의류에 대한 관심이 증가되고 있다.

일반적으로 기계, 제철, 조선, 건설 등을 비롯한 여러 산업분야에서는 고온의 환경에서 작업을 수행하는 경우가 빈번하게 발생한다. 고온의 환경에서 장시간 근무하게 되면 체온이 원활하게 조절되지 못하여 작업 능률이 저하될 뿐만 아니라 열실신, 열피로, 열경련, 탈수증, 열사병, 땀띠, 피부장해 등을 일으키게 된다. 따라서 고온의 환경에서 일정한 심부온도를 유지할 수 있는 수단이 필요하다.

이러한 필요에 따라 냉각관련 의류들이 출시되고 있으나, 보통 주머니에 아이스 팩을 넣어 냉각 효과를 주는 단순한 구조에 불과하거나 물을 유체로 이용하여 열교환을 수행하고 있는 실정이다.

또한, 종래의 기술들은 사용이 편한 물을 열교환 유체로 사용하고 있는데 물은 외부로 유출(물의 수증기화로 인한 외부로의 유출)되어 주기적으로 물을 새롭게 투입하거나 별도의 물저장소를 사용하여야 하는 문제가 있어 이를 해결하기 위한 새로운 수단에 대한 개발이 필요하다.

한국등록특허 제10-1911024호(등록일자 2018.10.17.)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인체에 무해한 박막형의 열가소성 폴리우레탄 필름 두 개를 고주파 합지하여 내부 공간을 형성하고, 그 공간에 열가소성 폴리우레탄을 투과하지 않는 오일이 주입하여 펌프로 순환시킬 수 있는 폐회로 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템은 내부에 유체가 순환하는 순환경로가 형성되어 있고, 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane)재질로 이루어진 유체순환부; 상기 유체순환부의 제1 유입구와 제1 배출구에 연결된 튜브; 및 상기 튜브와 연결되고, 상기 튜브와 상기 유체순환부를 상기 유체가 순환하도록 압력을 인가하는 펌프를 포함하고, 상기 유체순환부, 상기 튜브 및 상기 펌프간의 연결은 외부와 밀폐되도록 구성된다.

하나의 실시예로 상기 유체는, 상기 열가소성 폴리우레탄을 투과하지 않는 오일(Oil)인 것이 바람직하다.

하나의 실시예로 상기 오일은, 실리콘 오일인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템은 열원 또는 냉원과 접촉하여 상기 유체의 온도를 조절하는 열교환부를 더 포함할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 열교환부는, 상기 유체순환부의 제1 배출구를 통해 배출된 상기 유체가 유입되는 제2 유입구; 상기 제2 유입구와 연결되고, 굽은형으로 유로가 형성되어 있는 제1 유로; 상기 제1 유로와 연결되고, 직선형으로 형성되어 있는 제2 유로; 및 상기 제2 유로와 연결되고, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 순환한 상기 유체가 배출되는 제2 배출구를 포함하고, 상기 제2 배출구를 통해 배출된 상기 유체는 상기 유체순환부의 제1 유입구를 통해 상기 유체순환부로 유입될 수 있다.

열교환부는 유체순환부의 제1 면, 제2 면, 제1 연결부, 제2 연결부, 제1 유입구 및 제1 배출구에 각각 대응하는 구조를 포함할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 열교환부는, 적어도 하나 이상의 접촉면이 상기 냉원 또는 열원과 접촉하여 상기 열교환부를 순환하는 상기 유체가 상기 냉원 또는 열원과 열교환을 할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 열교환부는 복수 개일 수 있고, 상기 열교환부 사이에 상기 냉원 또는 열원이 배치되며, 상기 열교환부의 하나 이상의 접촉면이 상기 냉원 또는 열원과 접촉하여 상기 열교환부를 순환하는 상기 유체가 상기 냉원 또는 열원과 열교환을 할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 열가소성 폴리우레탄은, 에테르(ether)계 열가소성 폴리우레탄인 것이 바람직하다.

하나의 실시예로 상기 유체순환부는, 박막 형태의 제1 면; 상기 제1 면과 마주보도록 배치되고, 내부 공간이 형성되도록 상기 제1 면과 접촉하는 박막 형태의 제2 면; 상기 내부 공간을 순환하는 상기 유체의 순환 경로를 제공하고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제1 연결부; 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제2 연결부; 상기 내부 공간으로 상기 유체가 공급될 수 있도록 하는 제1 유입구; 및 상기 내부 공간으로부터 상기 유체가 배출될 수 있도록 하는 제1 배출구를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템의 유체 순환부는 상기 유체가 상기 유체 순환부를 순환하는 경우에, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 서로 연결되지 않은 하나 이상의 부분이 상기 유체의 부피에 의하여 볼록하게 부풀어 오르는 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 유체순환부는, 박막 형태의 제1 면; 상기 제1 면과 마주보도록 배치되고, 내부 공간이 형성되도록 상기 제1 면과 접촉하는 박막 형태의 제2 면; 상기 내부 공간을 순환하는 상기 유체의 순환 경로를 제공하고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제1 연결부; 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제2 연결부; 상기 내부 공간으로 상기 유체가 공급될 수 있도록 하는 제1 유입구; 및 상기 내부 공간으로부터 상기 유체가 배출될 수 있도록 하는 제1 배출구를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 유체의 순환경로의 폭의 변동률이 미리 결정된 폭보다 커지지 않도록 상기 내부 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 제1 연결부는, 상기 내부 공간에서 상기 유체의 순환이 방해되는 영역이 발생하지 않도록 상기 순환 경로를 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다.

하나의 실시예로 상기 유체순환부는, 열원 또는 냉원과 접촉하여 상기 유체의 온도를 조절할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 폐회로 시스템을 구현함으로써 열교환 유체의 별도 공급이 필요 없다.

본 발명은 유체순환부의 열가소성 폴리우레탄 재질을 투과하지 않는 오일을 이용하여 순환시키기 때문에 한번 투입으로 지속적이고 영구적인 사용이 가능하다.

본 발명은 유체순환부가 엠보싱 효과를 갖고 있기 때문에 유체순환부와 접촉하는 접촉 대상의 표면에 굴곡이 있는 경우에도 유체순환부와 접촉 대상의 밀착력이 향상될 수 있다.

유체순환부는 다양한 형태로 변형될 수 있고, 조끼(Vest), 마스크, 모자 등 신체에 다양하게 응용되어 적용될 수 있고, 컴퓨터 등 기계류 등의 온도 조절을 위해 응용될 수 있다.

본 발명의 유체순환부가 조끼 형태를 갖는 경우에는 고온환경 작업 및 여름철 야외 활동 시 사용자의 건강을 지켜주는 쿨링 의류로 활용될 수 있다.

본 발명의 유체순환부가 마스크 형태를 갖는 경우에는 성형수술 등 치료 후 냉·온찜질을 시행하여 통증 완화 및 붓기 감소를 효과적으로 진행하는 기기로 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 도 1의 유체순환부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 도 1의 유체순환부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2c는 도 1의 유체순환부의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 유체순환부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열교환부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열원 또는 냉원과 열교환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 열원 또는 냉원과 하나 이상의 열교환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열원 또는 냉원과 유체순환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 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. 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.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2a는 도 1의 유체순환부를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 도 1의 유체순환부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2c는 도 1의 유체순환부의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 유체순환부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열교환부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열원 또는 냉원과 열교환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 열원 또는 냉원과 하나 이상의 열교환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열원 또는 냉원과 유체순환부의 접촉방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템(1000)은 유체순환부(100), 튜브(200), 펌프(300), 열교환부(400) 및 배터리(500)를 포함할 수 있다.

유체순환부(100)는 내부에 유체가 순환하는 순환경로(유로)가 형성되어 있고, 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane)재질로 이루어질 수 있다. 일 예로 유체순환부(100)는 얇은 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 얇은 두께를 갖는 경우에는 유체순환부(100)의 내부를 순환하는 유체의 양을 최소화시킴으로써 유체순환부(100)와 접촉하는 접촉 대상 예를 들면, 신체의 부위(얼굴, 가슴, 팔, 다리 등)과의 열교환이 빠르게 일어나게 할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 유체순환부(100)는 마스크 형상 또는 조끼(vest) 형상을 갖을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 유체순환부(100)의 형상은 적용되는 신체 부위 또는 적용 부분의 형태에 맞게 적절하면서도 다양하게 변경될 수 있다.

유체순환부(100)는 제1 면(110), 제2 면(120), 제1 연결부(130), 제2 연결부(140), 제1 유입구(150) 및 제1 배출구(160)를 포함할 수 있다.

일 예로 제1 면(110)은 두께 약 10㎜ 이내의 박막 형태의 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane)재질로 이루어질 수 있다.

제2 면은(120)은 제1 면(110)과 마주보도록 배치되고, 내부 공간이 형성되도록 제1 면(110)과 접촉할 수 있다.

일 예로 제1 면(110)과 제2 면(120)을 서로 중첩되도록 배치한 후 제1 면(110)과 제2 면(120)의 테두리 등을 서로 고주파 접지하여 제1 면(110)과 제2 면이(120)이 내부 공간을 형성한 상태로 접촉시킬 수 있다. 접지된 부분(170)에서는 제1 면(110)과 제2 면(120)은 서로 밀착하게 된다.

일 예로 제2 면(120)은 두께 약 10㎜ 이내의 박막 형태의 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane)재질로 이루어질 수 있고, 제2 면(120)은 접촉 대상, 예를 들면 신체의 부위 등과 접촉하는 면일 수 있다.

특히, 제2 면(120)이 땀 등의 수분이 분포하는 부분 예를 들면, 신체의 피부 등과 접촉하는 경우에는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane) 재질의 제2 면이(120)이 가수분해되어 손상이나 변형이 발생할 수 있으므로, 상기 열가소성 폴리우레탄 중 에테르(ether)계 열가소성 폴리우레탄이 제2 면(120)의 재질로 사용되는 것이 바람직하다.

제1 연결부(130)은 유체순환부(100)의 내부 공간을 순환하는 유체의 순환 경로를 제공하고, 제1 면(110)과 제2 면(120)을 연결할 수 있다. 이와 같은 제1 연결부(130)은 내부 공간 내에서 순환하는 유체의 순환 경로를 변화시키는 역할을 할 수 있다.

일 예로 제1 연결부(130)는 제1 면(110)과 제2 면(120)을 서로 연결하면서 밀착되도록 하는 영역을 의미할 수 있다. 제1 연결부(130)는 종축 방향으로 긴 형상을 갖도록 구성될 수 있으며, 직선형, 굽은형, 원호형 등 다양한 형상으로 변형이 가능하다.

일 예로 제1 연결부(130)은 유체가 순환하는 영역의 형성 방식(예를 들면, 하나의 유로에서 복수 개의 유로로 뻗어 나가는 방식, 유로가 굽어지거나 직선으로 형성되는 방식 등)에 따라 내부 공간 내에서 제1 면(110)과 제2 면(120)을 연결하도록 적절하게 배치될 수 있다.

일 예로 제1 연결부(130)은 유체의 순환경로의 폭의 변동률이 미리 결정된 폭보다 커지지 않도록 유체순환부(100)의 내부 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 2의 A영역을 참조하면, 제1 연결부(130)가 배치되지 않은 경우에는 유체가 순환하는 유체의 순환경로의 폭(유로의 폭)이 급격하게 넓어지게 되고, 이러한 경우에는 유체의 유속이 감소하며, A영역 내에서 유체가 맴돌거나 유체가 순환하지 않는 부분이 발생되게 된다. 이와 같은 경우 열교환 효율이 떨어지게 되므로 도 2의 A 영역과 같이 유로의 폭의 변동률이 미리 결정된 폭보다는 커지지 않도록 제1 연결부(130)가 배치될 수 있다. 유로의 폭의 변동률과 제1 연결부(130)의 수, 배치 위치 등은 적절하고 다양하게 변경이 가능할 수 있다.

또한, 제1 연결부(130)은 유체순환부(100)의 내부 공간에서 유체의 순환이 방해되는 영역이 발생하지 않도록 순환 경로를 제공하도록 구성되는 것이 바람직하며, 이는 위에서 설명한 내용과 중복되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 연결부(140)은 유체순환부(100)의 내부 공간에 배치되고, 제1 면(110)과 제2 면(120)을 연결하며, 하나 이상이 상기 내부 공간에 배치될 수 있다.

일 예로 도 2b에 도시된 바와 같이 제2 연결부(140)는 제1 면(110)과 제2 면(120)을 서로 연결하면서 밀착되도록 하는 영역을 의미할 수 있다. 즉, 제1 면(110)의 특정 영역과 제1 면(110)의 특정 영역과 마주하는 제2 면(120)의 특정 영역이 서로 밀착하여 제2 연결부(140)를 형성할 수 있다.

본 명세서 상의 '제2 연결부'라는 표현은 제1 면(110)과 제2 면(120)의 밀착에 의하여 형성되는 밀착구조 이외에 제1 면(110)과 제2 면(120) 사이를 연결하는 별도의 구조물이 배치되는 것까지 확장될 수 있는 의미로 해석될 수 있다.

또한, 제1 연결부(130)도 제1 면(110)과 제2 면(120)의 밀착에 의하여 형성될 수 있으며, '제2 연결부'의 의미와 동일하게 해석될 수 있다.

제2 연결부(140)는 도트 형태를 갖도록 구성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 연결부(140)의 형상은 원형, 초승달 모양, 바람개비 모양, 표창 모양 등 다양한 형상으로 변경될 수 있다.

다른 일 예로 얇은 두께를 갖도록 형성된 유체순환부(100)는 외부 또는 접촉 대상에 의한 눌림 등에 의해 제1 면(110)과 제2 면(120)이 서로 접촉될 수 있고, 이와 같은 경우에는 유체가 순환하는 것이 차단될 수 있기 때문에 유체순환부(100)의 내부 공간에 적절하게 하나 이상의 제2 연결부(140)를 배치하여 제1 면과(110)과 제2 면(120) 사이에 항상 공간이 형성되도록 하여 유체의 순환이 방해되지 않도록 할 수 있다.

또한, 제2 연결부(140)에 유체가 충돌하는 경우에는 소용돌이(터뷸런스) 등이 발생하기 때문에 제1 면(110)에 근접한 유체와 제2 면(120)에 근접한 유체 간의 열교환이 빠르게 진행될 수 있다.

제1 유입구(150)는 유체순환부(100)의 내부 공간으로 유체가 공급될 수 있도록 할 수 있고, 제1 배출구(160)는 유체순환부(100)의 내부 공간으로부터 유체가 배출될 수 있도록 할 수 있다.

일 예로 유체가 유체순환부(100)를 순환하는 경우에, 제1 면(110)과 제2 면이 서로 연결되지 않은 하나 이상의 부분이 유체의 부피에 의하여 볼록하게 부풀어 오르는 형상을 갖을 수 있다. 즉, 엠보싱 효과가 유체순환부(100)에 나타날 수 있다. 이와 같이 엠보싱 효과가 나타나는 경우에는 유체순환부(100)가 도 3 내지 도 4에 도시된 마스크 형상과 같을 경우 얼굴의 표면에 더욱 밀착될 수 있다. 또한, 엠보싱 효과가 나타나는 동안에는 외부의 눌림 등에 의하여 유체순환부(100)에 형성된 유로를 통한 유체의 흐름이 차단되거나 저해되는 것이 방지될 수 있다.

튜브(200)는 유체순환부의 제1 유입구(210)와 제1 배출구(220)에 연결될 수 있다.

펌프(300)는 튜브(200)와 연결되고, 튜브(200)와 유체순환부(100)를 유체가 순환하도록 압력을 인가할 수 있다. 또한, 펌프(300)는 튜브(200), 열교환부(400)와 연결되고 유체가 유체순환부(100), 펌프(200), 열교환부(400)를 순환하도록 압력을 인가할 수 있다.

배터리(500)는 펌프(300)가 동작하기 위한 전력을 제공한다.

일 예로 유체순환부(100), 튜브(200) 및 펌프(300)가 서로 연결되는 경우에는 외부와 밀폐되도록 구성되는 것이 바람직하며, 유체순환부(100), 튜브(200), 펌프(300) 및 열교환부(400)가 서로 연결되는 경우에도 외부와 밀폐되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 폐회로 시스템을 구성하기 위한 것으로서 폐회로 시스템을 구성하는 경우에는 유체를 저장하여 공급하는 별도의 유체 저장소(reservoir)를 구비하지 않을 수 있기 때문이다.

별도의 유체 저장소를 구비하지 않는 폐회로 시스템을 구성하기 위하여는 물리적으로 폐회로 시스템을 구비하는 것 외에 폐회로 시스템을 순환하는 유체가 증발하거나 순환하는 유체의 양이 줄어들지 않는 유체를 사용하는 것이 필요하다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 유체는 유체순환부(100)의 제1 면(110)과 제2 면(120)의 재질인 열가소성 폴리우레탄을 투과하지 않는 오일(Oil)이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 실리콘 오일이 사용되는 것이 바람직하다. 실리콘 오일의 분자 크기는 열가소성 폴리우레탄의 분자 크기보다 크기 때문에 제1 면(110) 또는 제2 면(120)을 투과하여 외부로 유출되지 않을 수 있다.

일 예로 실리콘 오일은 어는 점이 0℃ 미만인 것이 사용되는 것이 바람직하며, 이는 열교환부(400)가 냉원(예를 들면, 아이스팩; 600)인 경우 0℃ 이하의 온도를 갖고 있어 유체가 얼어 순환하는 것이 저해될 수 있기 때문이다.

열교환부(400)는 열원(600) 또는 냉원(600)과 접촉하여 유체의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로 열원(600)은 핫팩, 냉원(600)은 아이스팩 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

일 예로 열교환부(400)는 적어도 하나 이상의 접촉면이 냉원(600) 또는 열원(600)과 접촉하여 열교환부(400)를 순환하는 유체가 냉원(600) 또는 열원(600)과 열교환을 할 수 있다. 도 6을 참조하면 냉원(600) 또는 열원(600)의 한 측면이 열교환부(400)의 한 측면과 접촉한 상태로 열교환이 이루어지는 상태를 확인할 수 있다.

도 5를 참조하면, 열교환부(400)는 제2 유입구(410), 제1 유로(420), 제2 유로(430) 및 제2 배출구(440)을 포함할 수 있다.

제2 유입구(410)을 통하여 유체순환부(100)의 제1 배출구(160)를 통해 배출된 유체가 유입될 수 있다. 제1 배출구(160)를 통하여 배출되는 유체의 온도는 접촉 대상과 유체순환부(100) 간의 열교환에 의하여 온도가 변경(상승 또는 하강)된 상태일 수 있다.

일 예로 제1 유로(420)는 제2 유입구(410)와 연결되고, 굽은형으로 형성될 수 있고, 제2 유로(430)는 제1 유로(420)와 연결되고, 직선형으로 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 점선 부분은 굽은형으로 형성된 제1 유로(420)의 형상을 도시한 일 실시예이다.

제2 배출구(440)는 제2 유로(430)와 연결되고, 제1 유로(420)와 제2 유로(430)를 순환한 유체가 배출되도록 할 수 있다. 제2 배출구(440)를 통해 배출된 유체는 유체순환부(100)의 제1 유입구(150)를 통해 유체순환부(100)로 유입될 수 있다.

열교환부(400) 제작 시 제2 유입구(410)과 제2 배출구(440)를 한쪽 측면에 형성하고자 하는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이 굽은형의 유로와 직선형의 유로를 혼합하여야 열교환부(400)가 접촉하는 열원(600) 또는 냉원(600)간의 표면적이 최대가 될 수 있도록 할 수 있고, 열교환 효율을 최대화시킬 수 있다.

또한, 열교환부(400)를 얇은 두께로 갖도록 형성하여 열원(600) 또는 냉원(600)과의 열교환이 빠르게 일어나게 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 제1 유로(420)와 제2 유로(430)의 내부 공간에 제2 연결부(140)가 배치될 수 있다.

다른 일 예로 제1 유로(420)와 제2 유로(430)는 위에서 설명한 제1 연결부(130)와 동일한 방식을 통해 형성될 수 있고, 제1 유로(420) 및 제2 유로(430) 중 어느 하나 이상의 내부 공간에는 하나 이상의 제2 연결부(140)가 배치될 수 있다.

다른 일 예로 열교환부(400)는 복수 개일 수 있고, 열교환부(400) 사이에 상기 냉원(또는 열원, 600)이 배치되며, 열교환부(400)의 하나 이상의 접촉면이 냉원(또는 열원, 600)과 접촉하여 열교환부(400)를 순환하는 유체가 냉원(또는 열원, 600)과 열교환을 할 수 있다.

도 7을 참조하면, 하나의 열교환부(400)가 두개의 냉원(또는 열원, 600) 과 접촉(a)되거나, 두개의 열교환부(400)의 양 측면이 세개의 냉원(또는 열원, 600)과 접촉(b)되거나, 두개의 열교환부(400)가 두개의 냉원(또는 열원, 600)과 접촉(c)되거나, 세개의 열교환부(400)가 두개의 냉원(또는 열원, 600)과 접촉(d)되는 다양한 실시예의 변형을 확인할 수 있다.

다른 일 예로 유체순환부(100)가 직접 열원 또는 냉원과 접촉할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 B 영역에 열원(또는 냉원, 600)이 유체순환부와 직접 접촉하여 유체순환부(100)를 순환하는 유체의 온도가 조절될 수 있다. 도 9에 도시된 B 영역은 설명의 편의를 위한 것으로 접촉 위치는 다양하게 변경이 가능하다.

일 예로 2개의 열원(또는 냉원, 600)이 유로를 사이에 두고 유로와 접촉하는 구조를 갖게 하여 유로(순환경로)를 순환하는 유체의 온도를 더욱 빠르게 조절하는 것도 가능하다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1000: 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템 100: 유체순환부
200: 튜브 300: 펌프
400: 열교환부 500: 배터리
600: 열원 또는 냉원

Claims (13)

1. 박막 형태의 제1 면; 상기 제1 면과 마주보도록 배치되고, 내부 공간이 형성되도록 상기 제1 면과 접촉하는 박막 형태의 제2 면; 상기 내부 공간을 순환하는 유체의 순환 경로를 제공하고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제1 연결부; 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제2 연결부; 상기 내부 공간으로 상기 유체가 공급될 수 있도록 하는 제1 유입구; 및 상기 내부 공간으로부터 상기 유체가 배출될 수 있도록 하는 제1 배출구를 포함하는 유체순환부;
   상기 유체순환부의 제1 유입구와 제1 배출구에 연결된 튜브;
   상기 튜브와 연결되고, 상기 튜브와 상기 유체순환부를 상기 유체가 순환하도록 압력을 인가하는 펌프; 및
   상기 유체순환부의 제1 배출구를 통해 배출된 상기 유체가 유입되는 제2 유입구; 상기 제2 유입구와 연결된 제1 유로; 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로; 및 상기 제2 유로와 연결되고, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 순환한 상기 유체가 배출되는 제2 배출구를 포함하는 열교환부를 포함하고,
   상기 유체순환부는 내부에 유체가 순환하는 순환경로가 형성되어 있고, 가수분해를 방지할 수 있는 에테르(ether)계 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane) 재질로 이루어지며,
   상기 열교환부는 적어도 하나 이상의 접촉면이 냉기 또는 열원과 접촉하여 상기 열교환부를 순환하는 상기 유체가 상기 냉원 또는 열원과 열교환을 함으로써 상기 유체의 온도를 조절하고,
   상기 제1 연결부는 상기 내부 공간에서 상기 유체의 순환이 방해되는 영역이 발생하지 않도록 상기 순환 경로를 제공하고, 상기 유체의 순환경로의 폭의 변동률이 미리 결정된 폭보다 커지지 않도록 상기 내부 공간 내에 배치되며,
   상기 유체는 상기 열가소성 폴리우레탄을 투과하지 않는 실리콘 오일이고,
   상기 제2 배출구를 통해 배출된 상기 유체는 상기 유체순환부의 제1 유입구를 통해 상기 유체순환부로 유입되며,
   상기 유체순환부, 상기 튜브 및 상기 펌프간의 연결은 외부와 밀폐되도록 구성되고,
   상기 유체가 상기 유체 순환부를 순환하는 경우에, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 서로 연결되지 않은 하나 이상의 부분이 상기 유체의 부피에 의하여 볼록하게 부풀어 오르는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 열교환 유체가 순환하는 폐회로 시스템.
   
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