KR102228038B1 - 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치는, 상기 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되며, 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 방열장치; 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되며, 방열장치가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 방열장치가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍 모듈; 및 쿨링/워밍 모듈의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 쿨링/워밍 모듈로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출하는 유연 송풍관을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 시스템을 기반으로 송풍장치로 특정 발열부를 집중적으로 냉각하거나, 특정 부분에 온기를 공급함으로써, 우수한 냉난방 효율 및 제습 효과를 얻을 수 있다.

Description

액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치{Heating and cooling apparatus using liquid heat transfer medium}
본 발명은 배전반 등에 채용되는 냉난방 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 시스템을 기반으로 한 개 또는 두 개 이상의 송풍장치로 특정 발열부를 집중적으로 냉각하거나, 특정 부분에 온기를 공급함으로써, 우수한 냉난방 효율 및 제습 효과를 얻을 수 있는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 관한 것이다.
배전반은 전기 또는 통신을 위한 케이블이 접속되고, 각종 스위치와 계기 및 릴레이가 설치되어 있는 전기 설비이다. 이와 같은 배전반은 건물(빌딩)이나 공장발전소, 변전소 등 전력 및 통신 장치를 사용하는 장소에서는 필수적으로 사용되고 있으며, 최근 전력을 사용하는 장비 및 통신장비의 사용이 증가하고 있어 배전반의 사용도 증가되고 있다.
이상과 같은 배전반은 내부에 대용량의 전력 및 신호가 흐르기 때문에 열이 발생하는데, 이러한 열을 방치하면 과열로 인한 기기 오작동 및 화재가 발생할 위험이 있다. 따라서 배전반에는 배전반 내부의 기기나 설비에서 발생하는 열을 냉각시켜주기 위한 냉각 수단이 필요하다. 또한, 경우에 따라서는 전자 기기의 과냉을 방지하기 위한 난방 수단이 필요할 수도 있다.
한국 등록특허공보 제10-1541852호(특허문헌 1)에는 "제습 및 냉각장치가 구비된 변전설비용 보호배전반"이 개시되어 있는 바, 이에 따른 제습 및 냉각장치가 구비된 변전설비용 보호배전반(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 보호배전반 함체(2) 내부의 공기를 유입하여 제습 및 냉각시킨 후, 함체(2) 내부로 다시 배출시키는 냉각챔버(20)와, 냉각챔버(20)의 후방 내측면에 내, 외부로 관통되게 구비되는 열전소자(Thermoelectric Module)(30)와, 열전소자(30)의 내, 외면에 각각 부착되는 다수의 내측 냉각핀(40) 및 외측 냉각핀(41)과, 내, 외측 냉각핀(40)(41)과 소정거리 이격되게 각각 구비되는 내측 냉각팬(50) 및 외측 냉각팬(51)과, 습도측정센서(60) 및 온도측정센서(61)와, 신호를 입력받아 상기 열전소자(30), 내측 및 외측 냉각팬(50)(51)의 작동을 제어하는 제어부(70)를 포함하여 구성된다. 도 1에서 참조번호 10은 제습 및 냉각장치, 21은 내부공기 유입구, 22는 내부 공간부, 23은 냉각공기 토출구, 31은 열전소자의 냉각면을 각각 나타낸다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우는, 보호배전반 함체(2)의 내, 외부 경계면부에 열전소자(30)를 두고, 그 외면부에는 빗살모양 단면의 외측 냉각핀(41)을 부착하여 외측 냉각팬(51)으로 송풍하여 방열하고, 그 내면부에도 빗살모양 단면의 내측 냉각핀(40)을 부착하고 내측 냉각팬(50)으로 송풍하여 시원해진 공기를 확산시켜 내부의 온도를 낮추는 방식이다.
이상과 같이 단면이 빗살 모양 형상의 냉각핀(40)(41)은 냉각핀 자체를 열전달 매체로 하므로 열전달 및 방열의 효율이 낮다. 이런 경우 양 단면의 온도 차이로 성능을 내는 열전소자의 특성상 효율이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 배전반에 사용되는 경우 냉각된 공기가 전체적인 공간에 확산되므로, 정작 냉각이 필요한 부분에는 냉각 효과를 거의 볼 수 없게 되는 문제가 있다.
한국 등록특허공보 제10-1541852호(2015.08.05. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 시스템을 기반으로 한 개 또는 두 개 이상의 송풍장치로 특정 발열부를 집중적으로 냉각하거나, 특정 부분에 온기를 공급함으로써, 우수한 냉난방 효율 및 제습 효과를 얻을 수 있는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치는,
전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되며, 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 방열장치;
상기 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되며, 상기 방열장치가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍 모듈; 및
상기 쿨링/워밍 모듈의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 상기 쿨링/워밍 모듈로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출하는 유연 송풍관을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 방열장치는 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 방열 및 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 흡열을 위한 열교환 라디에이터와, 상기 쿨링/워밍 모듈의 쿨링 모드 시 쿨링/워밍 모듈로부터 상기 열교환 라디에이터로 전달된 열을 외부로 불어내는 방열 팬모터를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 방열장치의 외부 케이스의 일측에는 상기 쿨링/워밍 모듈의 쿨링 모드 또는 워밍 모드 작동의 선택을 위한 쿨링/워밍 선택 스위치가 설치될 수 있다.
또한, 상기 쿨링/워밍 모듈은,
상기 방열장치가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍용 히터싱크와;
상기 쿨링/워밍용 히터싱크의 양측면에 각각 설치되며, 상기 쿨링 모드의 경우 상기 쿨링/워밍용 히터싱크의 열을 워터 자켓으로 전달하는 열전소자와;
상기 열전소자의 외면부에 각각 설치되며, 상기 열전소자로부터 열을 전달받아 그 내부에 흐르는 열전달용 액체에 의해 열을 흡수하여 상기 열교환 라디에이터로 전달하는 워터 자켓; 및
상기 쿨링/워밍용 히터싱크와 상기 유연 송풍관의 연결부위에 설치되며, 상기 쿨링/워밍용 히터싱크에 의해 냉각된 차가운 공기 또는 가열된 따뜻한 공기를 상기 유연 송풍관을 통해 배출하는 내부 쿨링/워밍 공기 배출용 팬모터를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 바람직하게는 상기 쿨링/워밍용 히터싱크와, 열전소자 및 워터 자켓을 전체적으로 감싸도록 설치되어 외부와의 열전도를 차단하는 단열재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 쿨링/워밍용 히터싱크는 그 단면이 Y자 형태를 가지는 다수의 경계벽면과, 다수의 경계벽면들 사이의 U자형의 채널(channel)로 이루어지고, 상기 다수의 경계벽면에는 경계벽면들을 가로질러 일직선으로 관통하는 관통공이 각각 형성되어 있는 한 쌍의 히터싱크 주몸체부와; 상기 한 쌍의 히터싱크 주몸체부 사이에 개재되며, 한 쌍의 히터싱크 주몸체부 내부를 유통하는 공기에 와류를 발생시키기 위한 유통공기 와류판을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 Y자 형태의 경계벽면의 상단부의 v자형 채널 내벽면과 상기 다수의 경계벽면들 사이의 U자 형의 채널의 내벽면에는 물결형의 그루브(groove)가 각각 형성될 수 있다.
이때, 또한 상기 유통공기 와류판에는 상,하로 공기의 방향을 바꾸고 와류가 생성되도록 하는 다수의 돌기편이 판의 양면에 소정 각도로 각각 형성되되, 서로 엇갈리도록 지그재그로 형성될 수 있다.
또한, 상기 워터 자켓은 그 내부에 흐르는 열전달용 액체가 상기 열전소자의 전체 면적을 덮는 면적으로 상기 열전소자의 외면부에 각각 설치될 수 있다.
또한, 상기 방열장치는 상기 워터 자켓과 상기 열교환 라디에이터 간을 열전달 액체 이동관을 통해 순환 이동하면서 열전달 매체 역할을 하는 열전달용 액체가 채워져 있는 열전달용 액체 탱크와, 상기 열전달용 액체가 상기 워터 자켓과 상기 열교환 라디에이터 간을 열전달 액체 이동관을 통해 순환 이동하도록 펌핑 작동하는 펌프를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 시스템을 기반으로 한 개 또는 두 개 이상의 송풍장치로 특정 발열부를 집중적으로 냉각하거나, 특정 부분에 온기를 공급함으로써, 우수한 냉난방 효율 및 제습 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 제습 및 냉각장치가 구비된 변전설비용 보호배전반의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치의 외부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 있어서, 방열장치 부위에 열전달용 액체 탱크와 펌프가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 있어서, 방열 팬모터, 열전달용 액체 탱크 및 펌프의 설치 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 있어서, 쿨링/워밍 모듈, 열교환 라디에이터 및 열전달 액체 이동관의 결합 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 있어서, 쿨링/워밍 모듈의 쿨링/워밍용 히터싱크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치에 있어서, 쿨링/워밍 모듈의 워터 자켓의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치의 구성을 나타낸 것으로서, 도 2는 외부 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(200)는 방열장치(210), 쿨링/워밍 모듈(220) 및 유연 송풍관(230)을 포함하여 구성된다.
방열장치(210)는 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되며, 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달한다. 여기서, 이와 같은 방열장치(210)는 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 방열 및 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 흡열을 위한 열교환 라디에이터(211)와, 본 발명의 냉난방 장치(200)의 운용자에 의한 스위치의 모드 선택 조작에 따라 상기 쿨링/워밍 모듈(220)의 쿨링 모드 시 쿨링/워밍 모듈 (220)로부터 상기 열교환 라디에이터(211)로 전달된 열을 외부로 불어내는 방열 팬모터(212)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 방열장치(210)의 외부 케이스의 일측에는 본 발명의 냉난방 장치(200)의 운용자에 의한 상기 쿨링/워밍 모듈(220)의 쿨링 모드 또는 워밍 모드 작동의 선택을 위한 쿨링/워밍 선택 스위치(220s)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 방열장치(210)는 도 3의 (A), 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 쿨링/워밍 모듈(220)의 워터 자켓(223)(후술됨)과 상기 열교환 라디에이터(211) 간을 열전달 액체 이동관(240)을 통해 순환 이동하면서 열전달 매체 역할을 하는 열전달용 액체(예를 들면, 순수한 물)가 채워져 있는 열전달용 액체 탱크(213)와, 상기 열전달용 액체가 상기 워터 자켓(223)과 상기 열교환 라디에이터(211) 간을 열전달 액체 이동관(240)을 통해 순환 이동하도록 펌핑 작동하는 펌프(214)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 열전달 액체 이동관(240)은 도 6에 도시된 바와 같이, 쿨링/워밍 모듈(220)의 워터 자켓(223)과 열교환 라디에이터(211)를 연결하는데, 2개의 열전달 액체 이동관(240) 중 하나(예를 들면, 상부측 액체 이동관)는 열전달 액체가 워터 자켓(223)으로 유입되는 열전달 액체 이동관이고, 다른 하나(예를 들면, 하부측 액체 이동관)는 열전달 액체가 워터 자켓(223)으로부터 유출되어 열교환 라디에이터(211)로 유입되는 열전달 액체 이동관이다.
쿨링/워밍 모듈(220)은 상기 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되며, 상기 방열장치(210)가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치(210)가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출한다.
유연 송풍관(230)은 상기 쿨링/워밍 모듈(220)의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 상기 쿨링/워밍 모듈(220)로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출한다. 이와 같은 유연 송풍관(230)으로는 알루미늄 주름관 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 쿨링/워밍 모듈(220)은 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 방열장치(210)가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치(210)가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍용 히터싱크 (221)와; 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)의 양측면에 각각 설치되며, 상기 쿨링 모드의 경우 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)의 열을 워터 자켓(223)으로 전달하는 열전소자(222)와; 상기 열전소자(222)의 외면부에 각각 설치되며, 상기 열전소자 (222)로부터 열을 전달받아 그 내부에 흐르는 열전달용 액체에 의해 열을 흡수하여 상기 열교환 라디에이터(211)로 전달하는 워터 자켓(223); 및 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)와 상기 유연 송풍관(230)의 연결부위에 설치되며, 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)에 의해 냉각된 차가운 공기 또는 가열된 따뜻한 공기를 상기 유연 송풍관(230)을 통해 배출하는 내부 쿨링/워밍 공기 배출용 팬모터(224)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)와, 열전소자(222) 및 워터 자켓(223)을 전체적으로 감싸도록 설치되어 외부와의 열전도를 차단하는 단열재(225)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 쿨링/워밍용 히터싱크(221)는 도 7의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 그 단면이 Y자 형태를 가지는 다수의 경계벽면(221y)과, 다수의 경계벽면들 사이의 U자 형의 채널(channel)(221u)로 이루어지고, 상기 다수의 경계벽면(221y)에는 경계벽면들을 가로질러 일직선으로 관통하는 관통공(221h)이 각각 형성되어 있는 한 쌍의 히터싱크 주몸체부(221a)(221b)와; 상기 한 쌍의 히터싱크 주몸체부(221a)(221b) 사이에 개재되며, 한 쌍의 히터싱크 주몸체부(221a)(221b) 내부를 유통하는 공기에 와류를 발생시키기 위한 유통공기 와류판(221c)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 Y자 형태의 경계벽면(221y)의 상단부의 v자형 채널 내벽면과 상기 다수의 경계벽면들 사이의 U자 형의 채널(221u)의 내벽면에는 물결형의 그루브(groove)가 각각 형성될 수 있다. 이는 유통 공기와 접촉하는 이들 채널의 내벽면의 표면적을 넓게 하여 쿨링 또는 워밍 효율을 극대화하기 위한 것이다.
이때, 또한 상기 유통공기 와류판(221c)에는 상,하로 공기의 방향을 바꾸고 와류가 생성되도록 하는 다수의 돌기편(221t)이 판의 양면에 소정 각도로 각각 형성되되, 서로 엇갈리도록 지그재그로 형성될 수 있다. 이는 이와 같이 지그재그로 형성함으로써 유통 공기의 흐름 방향에 좀 더 많은 변화를 주어 와류가 효과적으로 생성될 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 출원의 발명자의 자체 실험에 의하면, 종래 기술의 히터 싱크는 쿨링의 경우 유통하는 공기의 온도가 주변 온도보다 ΔT를 3∼4℃를 얻기 어려운 반면, 본 발명에 따른 냉난방 장치에서의 쿨링/워밍용 히터싱크(221)는 동일 통풍량의 공기로 ΔT를 15∼23℃를 얻을 수 있었다. 이로부터 본 발명에서의 쿨링/워밍용 히터싱크(221)의 구조가 열전소자(222)로부터의 열을 전달 및 확산시킴에 있어서 효율을 극대화한 구조임을 알 수 있다.
또한, 상기 워터 자켓(223)은 도 8에 도시된 바와 같이, 그 내부에 흐르는 열전달용 액체가 상기 열전소자(222)의 전체 면적을 덮는 면적으로 상기 열전소자 (222)의 외면부에 각각 설치될 수 있다.
또한, 상기 방열장치(210)는 상기 워터 자켓(223)과 상기 열교환 라디에이터 (211) 간을 열전달 액체 이동관(240)을 통해 순환 이동하면서 열전달 매체 역할을 하는 열전달용 액체가 채워져 있는 열전달용 액체 탱크(213)와, 상기 열전달용 액체가 상기 워터 자켓(223)과 상기 열교환 라디에이터(211) 간을 열전달 액체 이동관(240)을 통해 순환 이동하도록 펌핑 작동하는 펌프(214)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(300)는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(200)와 기본 구성은 동일하다. 즉, 이 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(300)는 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되어 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 방열장치(310)와, 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되어 상기 방열장치(310)가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치(310)가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍 모듈(320) 및 쿨링/워밍 모듈(320)의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 상기 쿨링/워밍 모듈(320)로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출하는유연 송풍관(330)을 포함하여 구성된다. 다만, 이 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(300)는 상기 방열장치(310)와 쿨링/워밍 모듈(320)이 상기 도 2의 일 실시예에 따른 냉난방 장치(200)에서의 열전달 액체 이동관(240)(도 3 참조)에 비해, 도 9에 도시된 바와 같이, 상대적으로 길이가 더 길고 그 내부에는 전선이 내장된 열전달 매체관(340)에 의해 연결되는 구조로 구성되는 점에서 도 2의 일 실시예의 냉난방 장치(200)와 차이가 있다. 도 9에서 (A)는 방열장치(310)쪽에서 바라본 구성도이고, (B)는 쿨링/워밍 모듈(320)쪽에서 바라본 구성도이다.
이상과 같은 다른 실시예의 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(300)는밀폐된 배전반 또는 캐빈에서 방열장치(310)와 쿨링/워밍 모듈(320)을 분리하여 설치할 필요가 있는 경우에 적용되는 것으로서, 그 내부에 전선이 내장된 열전달 매체가 흐르는 관(340)을 길게 연결함으로써 방열장치(310)와 쿨링/워밍 모듈(320)을 분리하여 설치할 수 있다. 이런 경우에는 외부로부터 깊숙한 곳 또는 멀리 떨어진 격리된 공간에도 효율적으로 냉/난방 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 이는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(300)로서, 이 또한 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(200)와 기본 구성은 동일하다. 즉, 이 또 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(400)는 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되어 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 방열장치(410)와, 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되어 상기 방열장치(410)가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치(410)가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍 모듈(420) 및 쿨링/워밍 모듈(420)의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 상기 쿨링/워밍 모듈(420)로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출하는 유연 송풍관(430)을 포함하여 구성된다. 다만, 이 또 다른 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(400)는 상기 방열장치(410)와 쿨링/워밍 모듈(420)이 상기 도 2의 일 실시예에 따른 냉난방 장치(200)에서의 열전달 액체 이동관(240)(도 3 참조)에 비해, 도 10에 도시된 바와 같이, 상대적으로 길이가 더 길고 그 내부에는 전선이 내장된 열전달 매체 관(440)에 의해 연결되되, 열전달 매체 분배기(450)에 의해 하나의 방열장치(410)에 복수의 쿨링/워밍 모듈(420)이 연결되는 구조로 구성되는 점에서 도 2의 일 실시예의 냉난방 장치(200) 및 도 9의 다른 실시예의 냉난방 장치(300)와 차이가 있다. 도 10에서 (A)는 방열장치(410)쪽에서 바라본 구성도이고, (B)는 쿨링/워밍 모듈(420)쪽에서 바라본 구성도이다.
이상과 같은 또 다른 실시예의 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(400)는 내부에서 공기 대류가 이루어지지 않는 깊은 곳의 발열부 등을 다수의 쿨링/워밍 모듈(420)을 이용하여 효율적으로 냉각 및 난방할 수 있다.
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치(200)에 있어서, 방열장치(210)를 배전반이나 중장비 캐빈의 하우징의 벽면(경계면)의 외부에 설치하고, 쿨링/워밍 모듈(220)을 벽면(경계면)의 내부에 설치한 경우, 이때 쿨링/워밍 선택 스위치(220s)의 모드 선택 조작에 따라 하우징 내부의 쿨링/워밍 모듈(220)의 열을 하우징 외부의 방열장치(210)가 외부로 방출하면, 쿨링/워밍 모듈(220)은 쿨링 모드가 되어 유연 송풍관(230)을 통해 차가운 공기를 방출하게 된다. 그리고 방열장치(210)가 열을 흡수하게 되면, 쿨링/워밍 모듈(220)은 워밍 모드가 되어 따뜻한 공기를 유연 송풍관(230)을 통해 방출하게 된다. 이때, 유연 송풍관(230)을 통하여 냉각이나 난방을 목적으로 하는 국소부에 냉각된 공기 또는 따뜻한 공기를 집중적으로 보낼 수 있다. 즉, 배전반의 경우 유연 송풍관(230)을 구부려(휘게 하여) 발열하는 국소부에 집중적으로 쿨링된 공기를 불어줌으로써 냉각 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 배전반의 내부에 따뜻한 공기를 불어넣어 줌으로써 배전반 내부의 습기를 증발시키는 제습 효과도 얻을 수 있다. 또한, 중장비 캐빈의 경우에는 겨울철에 캐빈의 내부로 따뜻한 공기를 불어넣어 줌으로써 난방 효율을 극대화할 수 있다. 이와 같이 냉각 혹은 난방이 필요한 곳에 집중적으로 쿨링 또는 워밍을 할 수 있는 것이다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 시스템을 기반으로 한 개 또는 두 개 이상의 송풍장치로 특정 발열부를 집중적으로 냉각하거나, 특정 부분에 온기를 공급함으로써, 우수한 냉난방 효율 및 제습 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200,300,400: (본 발명)액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치
210,310,410: 방열장치 211: 열교환 라디에이터
212: 방열 팬모터 213: 열전달용 액체 탱크
214: 펌프 220,320,420: 쿨링/워밍 모듈
221: 쿨링/워밍용 히터싱크 221a,221b: 히터싱크 주몸체부
221c: 유통공기 와류판 221h: 관통공
221t: 돌기편 222: 열전소자
223: 워터 자켓 224: 내부 쿨링/워밍 공기 배출용 팬모터
230,330,430: 유연 송풍관 240: 열전달 액체 이동관
220s: 쿨링/워밍 선택 스위치 340,440: 열전달 매체관
450: 열전달 매체 분배기

Claims (12)

  1. 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 외부에 설치되며, 하우징 내부의 열을 외부로 방출하거나 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 방열장치;
    상기 전력설비의 배전반이나 중장비의 캐빈의 하우징의 내부에 설치되며, 상기 방열장치가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍 모듈; 및
    상기 쿨링/워밍 모듈의 일측에 휨이 가능하도록 설치되며, 상기 쿨링/워밍 모듈로부터 방출되는 차가운 공기 또는 따뜻한 공기를 냉각 또는 난방을 필요로 하는 국소부에 집중적으로 토출하는 유연 송풍관을 포함하고,
    상기 방열장치는 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 방열 및 하우징 외부의 열을 흡수하여 내부로 전달하는 흡열을 위한 열교환 라디에이터와, 상기 쿨링/워밍 모듈의 쿨링 모드 시 쿨링/워밍 모듈로부터 상기 열교환 라디에이터로 전달된 열을 외부로 불어내는 방열 팬모터를 포함하여 구성되며,
    상기 쿨링/워밍 모듈은,
    상기 방열장치가 하우징 내부의 열을 외부로 방출하는 경우 쿨링(cooling) 모드로 되어 차가운 공기를 방출하고, 상기 방열장치가 하우징 외부의 열을 흡수하는 경우 워밍(warming) 모드로 되어 따뜻한 공기를 방출하는 쿨링/워밍용 히터싱크와;
    상기 쿨링/워밍용 히터싱크의 양측면에 각각 설치되며, 상기 쿨링 모드의 경우 상기 쿨링/워밍용 히터싱크의 열을 워터 자켓으로 전달하는 열전소자와;
    상기 열전소자의 외면부에 각각 설치되며, 상기 열전소자로부터 열을 전달받아 그 내부에 흐르는 열전달용 액체에 의해 열을 흡수하여 상기 열교환 라디에이터로 전달하는 워터 자켓; 및
    상기 쿨링/워밍용 히터싱크와 상기 유연 송풍관의 연결부위에 설치되며, 상기 쿨링/워밍용 히터싱크에 의해 냉각된 차가운 공기 또는 가열된 따뜻한 공기를 상기 유연 송풍관을 통해 배출하는 내부 쿨링/워밍 공기 배출용 팬모터를 포함하여 구성되고,
    상기 쿨링/워밍용 히터싱크는,
    그 단면이 Y자 형태를 가지는 다수의 경계벽면과, 다수의 경계벽면들 사이의 U자형의 채널(channel)로 이루어지고, 상기 다수의 경계벽면에는 경계벽면들을 가로질러 일직선으로 관통하는 관통공이 각각 형성되어 있는 한 쌍의 히터싱크 주몸체부와;
    상기 한 쌍의 히터싱크 주몸체부 사이에 개재되며, 한 쌍의 히터싱크 주몸체부 내부를 유통하는 공기에 와류를 발생시키기 위한 유통공기 와류판을 포함하여 구성된 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열장치의 외부 케이스의 일측에는 상기 쿨링/워밍 모듈의 쿨링 모드 또는 워밍 모드 작동의 선택을 위한 쿨링/워밍 선택 스위치가 설치되어 있는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링/워밍용 히터싱크와, 열전소자 및 워터 자켓을 전체적으로 감싸도록 설치되어 외부와의 열전도를 차단하는 단열재를 더 포함하는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Y자 형태의 경계벽면의 상단부의 v자형 채널 내벽면과 상기 다수의 경계벽면들 사이의 U자 형의 채널의 내벽면에는 물결형의 그루브(groove)가 각각 형성되어 있는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유통공기 와류판에는 상,하로 공기의 방향을 바꾸고 와류가 생성되도록 하는 다수의 돌기편이 판의 양면에 소정 각도로 각각 형성되되, 서로 엇갈리도록 지그재그로 형성되어 있는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방열장치는 상기 워터 자켓과 상기 열교환 라디에이터 간을 열전달 액체 이동관을 통해 순환 이동하면서 열전달 매체 역할을 하는 열전달용 액체가 채워져 있는 열전달용 액체 탱크와, 상기 열전달용 액체가 상기 워터 자켓과 상기 열교환 라디에이터 간을 열전달 액체 이동관을 통해 순환 이동하도록 펌핑 작동하는 펌프를 더 포함하는 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방열장치와 상기 쿨링/워밍 모듈이 그 내부에는 전선이 내장된 열전달 매체관에 의해 연결되는 구조로 구성된 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방열장치와 상기 쿨링/워밍 모듈이 그 내부에는 전선이 내장된 열전달 매체 관에 의해 연결되되, 열전달 매체 분배기에 의해 하나의 방열장치에 복수의 쿨링/워밍 모듈이 연결되는 구조로 구성된 액체 열전달 매체를 이용한 냉난방 장치.
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