KR20050092117A - 개인용 냉각 및 가열 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 사용자가 입고 작동시키는 때에 수 시간동안 고효율의 냉각 및 가열을 제공하도록 설계된 완전히 조절할 수 있는 개인용 냉각 및 가열 시스템에 관한 것이다. 이러한 콤비네이션 개인용 냉각 및 가열 시스템 발명은 사용과 관련하여 실질적으로 유해의 위험 없이 부식성 또는 유해한 화학물질을 사용하지 않고 수시간동안 고효율의 개인용 냉각 또는 가열을 제공할 수 있다. 이러한 냉각 및 가열 시스템 발명은 제조에 있어서 가벼우며 내구성있고, 특히 냉각 및 가열에 대한 접근이 제한되거나 불가능한 혹독한 조건에서의 사용을 위해 설계되었다.

Description

개인용 냉각 및 가열 시스템 {PERSONAL COOLING AND HEATING SYSTEM}
장기간 고온 및 저온 환경에서 작업하는 군인 등의 개인을 위한 열 스트레스 및 추운 날씨에의 노출을 경감시키는 수용가능한 종래 기술의 시스템에 대해서는 개시되지 않았다. 예를 들어, 사막 조건에서는 개인은 낮동안의 열 스트레스와 밤동안의 맹렬한 추위을 받게 된다. 열 스트레스는 땀, 피로, 탈수증, 현기증, 높은 피부온도, 근육 약화, 심박수 증가, 땀띠, 실신, 상처, 몸무게 감소, 일사병, 열사병, 및 심지어 죽음에 이르기까지 할 수 있다. 이러한 열 스트레스는, 비행장비 (flight gear) 를 갖춘 승무원들뿐만 아니라 핵, 생물학적 및 화학적 (NBC) 보호복을 착용한 사람에게 보다 더 위험하다. 추운 날씨에 노출되면 불쾌함, 고통, 마비, 심장, 순환계 및 호흡기 문제, 근육 기능과 성능의 감소, 동상, 및 저체온증을 유발하여 무의식 및 죽음에 이르게 할 수 있다.
휴대용 경량의 저전력 개인용 냉각 및 가열 시스템이 열 스트레스를 감소시킬 수 있고, 추위에 노출되었을 때 악영향을 감소시키며, 성능을 개선시키고, 수분 소비를 감소시키는 반면, 현재의 능동식 및 수동식 냉각 시스템은 최적 시스템을 위한 최소 필요조건을 만족시키지 못한다.
개인용의 능동식 냉각 장치는 종래 기술에 잘 알려져 있다. 또한 개인용의 능동식 가열 시스템도 종래 기술에 알려져 있다. 하지만, 종래 기술에는 장기간에 걸쳐 어떠한 상당한 효율을 가진 냉각 시스템과 가열 시스템의 기능을 조합한 것에 대해서는 개시되어 있지 않다. 하지만, 현재의 능동식 냉각 및 가열 시스템은 매우 무겁고, 부피가 크며, 비효율적이고 제한된 기간동안에만 유효하다. 또한, 이러한 장치는 대량의 전력을 소모하고 리튬 이산화황 배터리 또는 R134 냉매 등의 잠재적인 위험 물질을 사용한다. 수동식 냉각 및 가열 시스템은, 사용전에 냉동, 냉각 또는 가열을 필요로 하는 상변화 화학물질, 물 또는 겔을 담고 있는 패킷 (packets) 을 사용하고, 이 시스템은 사용자의 수요를 만족시키기에 적합하지 않고, 이러한 수동식 냉각 또는 가열 구성품의 냉동, 냉각 또는 가열은 고온, 저온 또는 고온과 저온이 조합된 환경 조건에서의 군사용 운용 (military field operations) 등에서는 이용불가능하다. 개발된 종래 기술의 능동식 냉각 및 가열 시스템으로는 다음과 같은 것들이 있다.
1. 미군용 PICS (개인용 얼음-냉각 시스템) 의 문제점 : 이 시스템은 팩으로 된 얼음을 사용한다. 이 얼음은 매 30 분마다 교체되어야 하고, 조종사 및 전장에 배치된 군인 등의 사용자는 이 시스템을 채우기 위해 얼음을 구할 수 없다.
2. 미군용 PVCS (휴대용 증기 압축 냉각 시스템) 의 문제점 : 전체 시스템이 매우 무겁고 (27 파운드), 잠재적으로 위험한 리튬 이산화황 배터리를 사용하며, 선박 등의 높이가 없는 곳에서 증기 압축을 사용할 수 없고, R134a 용기는 고온에서 파열될 수 있고 액체 또는 증기 냉매에 노출되어 동상을 유발할 수 있으며 가스에 노출되어 중추 신경계 저하, 불규칙한 심박수 및 질식을 유발할 수 있다.
3. 미군용 ALMCs (고급 경량의 미기후 냉각 시스템) 의 문제점 : 특히 축전 (storage) 후에 리튬 이산화황 배터리에 전압 지연 현상이 나타나기 시작하고, 이러한 배터리는, 호흡 곤란증을 유발하고 또한 우발적인 전기 충전, 천공 또는 열을 가하면 연소될 수 있는 유독한 이산화황 가스를 배출할 수 있다. 배터리는 재충전되지 않고, 고온에 노출되지 않으며, 물과의 반응성이 매우 높고, 개방, 천공 또는 분쇄될 수 없다.
4. IMCC (통합된 중간 냉각 회로) (DARPA) 의 문제점 : 불충분한 냉각
5. 흡수/증발 냉각 (DARPA) 의 문제점 : Natick Soldier Center 에 근무하는 로저 마사디 (Roger Masadi) 에 따르면, 통상의 탈수제는 물의 약 20 중량% 만을 흡수하고 냉각 밀도는 대략 얼음과 유사하다.
6. NASA 와 미공군 (APECS) 의 승무원 환경 제어 시스템의 문제점 : 이 시스템은 보병용으로는 매우 부피가 크다.
7. 생활 향상 기술의 문제점 : 냉각 장치용 얼음과 물의 혼합물을 채워야한다.
이러한 종래의 개인용 냉각 및 가열 시스템 각각은 특정 대상물 및 필요조건을 만족할 수 있고 대부분 의도한 바의 기능을 갖고 있지만, 인용된 종래기술에서는, 어떠한 배향으로 사용될 수 있고 또는 벨트 장착식 시스템 또는 백팩으로서 사용되어 사용자의 작동 필요조건을 충족하는 휴대용 소박한 경량의 장치 및/또는 방법에 대해서는 개시하지 않았음을 알 수 있다. 또한, 종래기술에서는 700 내지 1000 BTU 의 시간당 조절가능한 냉각 또는 가열율에서 몇시간의 연속 작동 시간을 제공할 수 없다.
이상과 같이, 사용자에게 이로움을 최대한 주고 사용시 사고 위험을 최소화하기 위해서, 새롭고 개선된 개인용의 냉각 및 가열 시스템에 대한 필요성이 여전히 대두되고 있다.
이에, 본원에 개시된 본 발명은 상기 문제점을 실질적으로 해결해주고 이러한 장치에 대한 필요성을 만족시켜줄 수 있다.
도 1 은 본 발명의 개인용 냉온 장치의 사시도,
도 2 는 사용자가 벨트상에 착용한 본 발명의 조끼 및 벨트 장착식 냉온 장치의 사시도,
도 3 은 도 4 와 도 5 에 도시된 열전기 냉각기 (TEC) 모듈의 도식 분석도,
도 4 는 순환식 펌프, 액체식 열교환기, 열전기 냉각기 (TEC) 모듈, 및 공기식 열교환기의 사시도,
도 5 는 도 1 과 도 2 에 도시된 실시형태의 개인용 냉온 장치의 확대 사시도,
도 6 은 증발식 냉각 조끼 실시형태의 요소 및 기능을 도시한 흐름도,
도 7 은 화학적/생화학적 보호복 증발식 냉각 조끼의 실시형태의 요소 및 기능을 도시한 흐름도,
도 8 은 도 1, 도 2 및 도 5 에 일반적으로 도시된 발명의 개인용 냉온 장치와 조끼의 요소 및 기능을 도시한 흐름도,
도 9 는 본 발명의 개인용 냉온 장치 및 조끼의 요소 및 기능을 도시한 흐름도, 및
도 10 은 본 발명의 개인용 냉온 장치 및 조끼의 조끼 장착식 열교환기의 실시형태의 요소 및 기능을 도시한 흐름도.
배경기술에 기재된 공지된 유형의 개인용도의 냉각 및 가열 시스템에 존재하는 전술한 한계점에 있어서, 본 발명은 사용자에게 다음의 특징을 제공해주도록 구성된 장치를 제공해준다.
● 최소 700 내지 1000 BTUs 의 시간당 조절가능한 가열 및 냉각
● 조끼 (vest), 냉매 및 배터리 전원을 포함하는 최대 시스템 중량이 8 파운드
● 최소 연속 작동 시간이 2 시간
● 주문형 냉각 및 가열
● 비고장시간이 2000 시간
● 자가 전력 공급
● 화학제에 대한 내성
● 손쉬운 정화
● 최소한의 수동 공구로 보수하기 용이함
● 접촉 안전성
● 다른 비행선 또는 항공 시스템과의 전력 공급 호환성
● 전자기 호환성 및 인터페이스 (EMC/EMI) 필요조건에 대한 적합성
● 이 시스템은 지상 전력 카트 또는 항공기 전력에 의해 작동 및 재충전될 수 있음
이러한 특징은, 기특허되거나 상업용으로 이용가능한 유사한 장치 및 방법과는 아주 구별되는 개선점이다. 이하 보다 자세히 설명될 본 발명의 이러한 일반적인 목적은, 본 발명에 포함된 어떠한 분야용으로 구성된 장치와 방법을 제공하는 것이다. 종래 기술에 기재되지 않은 문제점을 직접적으로 해결하기 위한 다른 많은 신규한 특징들이 있다.
이를 위해, 본 발명은 일반적으로 4 개의 메인 구성품, 즉 1) 냉각 장치 (CU), 2) 가열 장치 (HU), 3) 전원 (PS), 및 4) 조끼를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은, 종래 기술의 개인용 냉각 및 가열 시스템과는 다르게, 본 발명은 사용자 편의성을 최대화하는 하나의 장치에서 효과적인 냉각 및 가열을 조합한 완전히 사용자 조절가능한 냉각 및 가열 시스템을 제공해준다는 것이다. 제어부는 사용하기에 용이하고, 이 장치는 전투를 포함하는 분야에서 사용하기 위한 내구성을 가진다.
본 발명을 특징 지우는 다양한 신규한 특징과 함께 본 발명의 다른 목적은 특히 청구항에 기재되어 있다. 사용시 얻을 수 있는 특정 목적과 작동 장점 및 본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 본 발명의 바람직한 실시형태에 기재된 설명부와 첨부된 도면을 참조하여야 한다.
A. 바람직한 실시형태
도면, 특히 도 1 내지 도 10 을 참조하면, 본 발명의 원리와 개념을 구체화한 개인용 냉각 및 가열 시스템 (PCHS) 을 위한 새롭고 신규한 장치가 도시되었고, 이 장치는 2 개의 주요 구성품, 즉 조끼와 냉온 장치 (PCHU) 를 포함하고 또한 일반적으로 도면부호 '21' 과 '22' 로 각각 나타내었다.
설명부 및 도면에서 도면 부호의 일반적인 설명
목록에 기재된 어떠한 실제 치수는 바람직한 실시형태의 치수이다. 실제 치수 또는 정확한 하드웨어 설명 및 수단은 완제품 또는 가장 바람직한 실시형태에서 변경될 수 있고 또한 본원의 특허청구범위를 축소하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 구성품의 목록 및 설명
(1) 가역성 열전기 냉각기 (TEC) 모듈
(2) 액체식 열교환기 프레임
(2A) 조끼 루프 액체식 열교환기
(2B) 냉각 루프 액체식 열교환기
(2C) 응축기 루프 액체식 열교환기
(3) 온도 센서
(4) 고온측 실리콘 실링 개스킷
(5) 저온측 실리콘 실링 개스킷
(6) 고온측 액체식 열교환기 백 플레이트
(7) 저온측 액체식 열교환기 및 가열기 이송 플레이트 백 플레이트
(8) 전기 가열 스트립
(9) 열반사기 및 절연 패드
(10) 절연 및 쿠션닝 패드
(11) 공기식 열교환기
(12) 공기식 열교환기의 배출 단부 캡
(13) 무브러시 팬 모터 (Brushless Fan Motor)
(14) 공기식 열교환기의 팬 단부 캡
(15) 팬 임펠러 하우징
(16) 공기식 열교환기 팬
(16A) 공기식 열교환기의 팬 임펠러
(16B) 냉각핀 팬
(17) 팬 하우징 캡
(18) 배선, 배관 및 제어기 포위부
(19) 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키패드
(20) 배터리 전원
(21) 조끼
(22) 개인용 냉온 장치 (PCHU)
(23) 냉각 루프 펌프
(23A) 응축기 유체 펌프 및 유체 센서
(23B) 조끼 루프 펌프
(24) 온도 셀렉터
(25) 신속 분리 호스 및 피팅부
(26) 공기식 열교환기의 냉각 액체 채널
(27) 공기식 열교환기의 공기 채널
(28) 조끼의 공기 냉각기 또는 응축기
(29) 조끼의 공기 팬
(30) 보호복
(31) 냉각핀
(32) 액체 팩
(33) 응축 액체 배수 펌프
(34) 베스트 (vest) 공기 채널
(35) 베스트 배기 덕트
(36) 베스트 흡기 덕트
(37) 응축 코일
I. 가장 바람직한 실시형태의 상세한 설명
사용자는 도 2 에 도시된 바와 같이, 개인용 냉각 및 난방 유닛 (PCHU) (22) 및 배터리 전원 (20) 을 벨트에 끼우며, 조끼 (21) 에 있는 퀵 릴리스 호스 (quick release hose) 및 피팅 (fitting, 25) 을 개인용 냉각 및 난방 유닛 (PCHU) (22) 에 끼운다.
냉각 또는 난방은 도 1 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 개인용 냉각 및 난방 유닛 (PCHU) (22) 상의 마이크로 콘트롤러, 디스플레이 및 키 패드 (19) 의 전원 스위치를 조작하여 시작된다. 사용자는 무선 또는 유선 리모트 제어기에 의해 냉각 또는 난방률을 제어할 수 있다.
냉각을 위하여, 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 는 배터리 전원 공급 장치 (20) 의 용량을 체크하며, 시스템의 온도 센서 (3) 를 모니터링하기 시작한다. 온도 센서 (3) 를 감시하는 동안에, 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 는 최대 출력 효율 설정으로 사용자의 냉각 및/또는 난방 요구 조건을 달성하도록 공기 열 교환기 (11) 의 공기 열 교환기 팬 (16) 의 속도, 냉각 루프 펌프 (23) 의 양 및 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 온도를 자동적으로 조정한다.
마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 는 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 을 전원 공급하며, 전원 공급기의 소모량과 용량을 연속적으로 감시한다. 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 조끼 (21) 에 흐르는 액체의 온도를 변화시켜 냉각 또는 난방 (사용자의 선택에 따라) 을 제공한다.
조끼 루프 펌프 (23B) 는 사용자가 선택한 냉각이 이루어질 때까지 공기 열 교환기 (11) 를 통하여 개별 독립된 루프 펌프 냉각 액체로 조끼 (21) , 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 및 냉각 루프 펌프 (23) 를 통하여 물 기반의 냉각 액체를 순환 시킨다.
공기 열 교환기 (11) 의 공기 열 교환기 팬 (16) 은 필요에 따라 공기 열 교환기 (11) 로 부터 주위 공기로 열 교환이 일어나도록 전력이 상승 된다.
난방을 위하여, 가요성 전기 난방 스트립 (8) 이 냉각 측 실리콘 밀폐 가스켓 (5) 및 냉각 측 액체 열 교환기 및 열 교환 플레이트 후방 플레이트 (7) 로 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 에 부착된다. 가요성 전기 난방 스트립 (8) 은 조끼 루프 열 교환기 (2A) 에서 액체를 가열하며, 조끼 루프 펌프 (23B) 는 퀵 릴리스 호스 및 피팅 (25) 를 통하여 조끼 (21) 로 가열된 액체를 순환시키며, 상기 조끼 (21) 를 통하여 가열된 액체를 순환시킨다. 배터리 전원 (20) 는 사용자 설정 및 에너지 요구량에 따라 두 시간 또는 그 이상 후에 교체될 수 있거나 재충전될 수 있다.
가장 바람직한 실시형태의 개인용 냉각 및 난방 시스템 요소의 설명
개인용 냉각 및 난방 시스템은 네 개의 주요 요소를 가진다.
1) 냉각 유닛 (CU)
도 1, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 10 에 도시된 바람직한 실시형태에서, 냉각 유닛 (CU) 은 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부가 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 의 측부를 형성하도록 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 형성하기 위해서 액체 열 교환기 프레임 (2) 에 부착된 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 로 이루어져 있으며, 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 또한 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 난방 측이 냉각 루프 액체 열 교환기 (2A) 의 측부를 형성하도록 액체 열 교환기 프레임 (2) 에 부착되어 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 를 형성하며, 두 개의 냉각 루프 펌프 (23) 는 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 로 부터 두 개의 공기 열 교환기 (11) 로 냉각 유체를 펌핑할 수 있다. 두 공기 열 교환기 (11) 의 각각은 공기 열 교환기 팬 (16) 을 가지며, 공기 열 교환기 팬 (16) 의 각각은 팬 임펠러 하우징 (15) 에 내장된 공기 열 교환기 팬 임펠러 (Impeller, 16A) 무브러시 팬 모터 (13) , 공기 열 교환기 팬 단부 캡 (14) 및 팬 하우징 캡 (17) 으로 이루어져 있으며, 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 는 전기적 및/또는 전자적으로 17개의 조끼 (21) 의 내부 온도 센서 (3) , 두 공기 열 교환기 팬 (16) , 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 및 두 냉각 루프 펌프 (23) 에 연결되어 있다.
2) 난방 유닛 (HU) :
도 5, 도 8 및 도 9 에 도시된 바람직한 실시형태에서, 난방 유닛은 냉각 유닛의 요소인 가요성 전기 난방 스트립 (8) 에 부착되어 있는 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) , 하나의 루프 펌프 (23B) 및 마이크로 제어기를 사용하며, 디스플레이 및 키 패드 (19) 는 전기적 및/또는 전자적으로 17개의 조끼 (21) 의 내부 온도 센서 (3) , 조끼 루프 펌프 (23B) 에 연결된다. 가요성 전기 가열 스트립 (8) 은 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 가열하며 조끼 루프 펌프 (23B) 는 조끼 (21) 을 통하여 가열된 액체를 순환시킨다. 가요성 전기 가열 스트립 (8) 은 사용자에게 최적의 열 교환을 제공하기 위해서 조끼 루프 액체 열 교환기 (23B) 전체에 균일하게 열을 분배한다.
3) 전원 (PS) (20) :
도 1, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10 에 도시된 바람직한 실시형태에서, 냉각 및 난방 유닛 모두를 위한 배터리 전원 공급 장치 (20) 는 통상의 것이며, 페이즈 I (phase I) 용 재충전가능한 리튬 이온 배터리이다. 냉각 유닛 전원 공급 장치는 무게가 4 파운드이며, 난방 유닛 전원 공급 장치는 전체 2 시간 동안 700 BTU 를 가열하기 위해서 추가로 3 파운드가 추가된다. 이 시스템 설계는 배터리 팩이 메인 유닛 또는 분리 팩으로서 탑재될지를 결정한다.
4) 조끼 (21) :
도 2, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10 에 도시된 바람직한 실시형태에서, 본 시스템은 냉각/난방 액체가 흐르는 튜브 또는 채널을 포함하는 조끼 (21) 가 사용될 수 있다. 조끼 (21) 는 사용자가 조끼 (21) 를 벗지 않고 냉각 유닛 및 난방 유닛을 제거하기 위해서 퀵 릴리스 호스 및 피팅 (25) 과 끼워 맞추어 진다. 조끼 (21) 의 중량은 액체를 포함하며, 커플링은 약 2 파운드이다. 커플링 유닛은 조끼 (21) 내에서 튜브를 통하여 물 기반 열 교환 액체를 순환시킨다. 사용자의 신체에 의해서 덥혀진 액체는 조끼 루프 펌프 (23B) 로 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 로 펌핑되어 조끼 (21) 를 빠져나간다. 액체 열 교환기 프레임 (2) 내의 채널은 덥혀진 액체가 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 과 접촉하여 이 액체로 부터 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 의 측부를 형성하는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부로 열 전달시킨다. 액체로부터 직접적으로 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부로 열전달 된다. 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 내의 펠리터 접합부 (Peletier junction) 는 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부로 부터 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 가열부로 열전달 시킨다. 가역 열전 냉각부 (TEC) 모듈 (1) 의 가열 부로부터 열은 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 로 열전달 된다. 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 는 냉각 액체가 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 를 통과함에 따라 열을 냉각 유체로 전달시킨다. 공기 열 교환기 (11) 는 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 의 어느 한편에 위치되어 있다. 냉각 유체는 이 냉각 유체가 공기 열 교환기 냉각 유체 채널 (26) 을 통과함에 따라 열을 두 공기 열 교환기 (11) 에 이동시키며, 열을 공기 열 교환기 (11) 에 전달시킨다. 각 공기 열 교환기 (11) 의 상부에 위치된 공기 열 교환기 팬 (16) 은 공기 열 교환기 (11) 의 강제 대류 냉각을 제공하는 공기 열 교환기 공기 채널 (27) 을 통하여 주위 공기를 송풍시킨다. 열은 주위 공기로 전달되며, 공기 열 교환기 (11) 의 바닥 밖으로 열이 방출된다. 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부는 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 상에서 사용자에 의해 설정되어 요구된 냉각 온도로 조끼 (21) 의 액체를 유지시킨다.
도면으로 도시된 장치의 개별 요소는 이하의 내용 및 기능을 포함한다.
1. 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1)
펠리터 장치 (Pelitier device) 로 알려진 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 열 펌프로 작동되는 소형 장치이다. 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 일반적으로 두 개의 세라믹 플레이트 사이에 끼워진 작은 비스무트 텔루르 (Bismuth Telluride) 입방체로 이루어져 있다. 직류 전류가 모듈에 가해질 때, 열은 TEC 모듈 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 일측으로 부터 다른 측으로 이동한다. 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 가 냉각 유닛을 작동시킬 때, 효율을 증대시키며 개인용 냉각 및 난방 유닛 (PCHU) (22) 의 크기 및 중량을 줄이기 위해서 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부는, 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 의 측부에 형성되며, 상기 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 가열부는 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 의 측부에 형성된다. 최대 출력을 위해서, 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 마이크로 제어기, 디스플레이 및 키 패드 (19) 로 부터 전송되며 배터리 전원 공급 장치 (20) 에 의해 공급된 전원의 가역적 직접 전류에 의해 활성화된다.
2. 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 및 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B)
바람직한 실시형태에서 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 및 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 는 각각 액체 열 교환기 프레임 (2) 과, 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 및 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 의 측부를 형성하는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 로 이루어져 있다. 냉각을 위하여, 덥혀진 액체 방출 조끼 (21) 는 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 통하여 순환되며, 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 냉각부와 직접 접촉하여 냉각된다. 가열을 위하여, 조끼 (21) 에 존재하는 냉각 유체는 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 통하여 순환되며, 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 가열부와 직접 접촉하여 가열된다. 액체 열 교환기 프레임 (2) 은 플라스틱으로 최초 가공되나, 적합한 어떤 재료로도 형성될 수 있다. 액체 열 교환기 프레임 (2) 은 두 냉각 루프 펌프 (23) 에 의해 펌핑되어 최종적으로 냉각 액체가 각 개별 채널에 복귀되는 두 개별 채널로 나뉘어질 수 있다. 이러한 설계는 액체로 부터 액체 열 교환기 (2) 로 열을 보다 효과적으로 전달시킨다.
3. 조끼 루프 펌프 (23B) 및 냉각 루프 펌프 (23)
하나의 폐쇄 회로에서 조끼 루프 펌프 (23) 는 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 및 조끼 (21) 를 통하여 유체를 순환시키며, 다른 폐쇠 회로에서 냉각 루프 펌프 (23) 는 두 공기 열 교환기 (11) 의 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 및 공기 열 교환기 냉각 액체 채널 (26) 을 통하여 액체를 순환시킨다. 조끼 루프 펌프 (23B) 및 냉각 루프 펌프 (23) 는 도 4 에 도시된 바와 같이 두 기어를 가지도록 설계되어 있다. 변경가능한 속도, 무브러시 직류 모터는 다른 기어를 구동시키는 하나의 기어를 전원 공급하며, 냉각/난방 유체를 순환시키는 정밀 제어를 제공한다.
4. 공기 열 교환기 (11)
공기 열 교환기 (11) 는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) , 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 및 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 를 포함하는 개인용 냉각 및 난방 유닛 (PCHU) (22) 의 맞은편에 부착되어 있다. 각 공기 열 교환기 (11) 는 원통형이며, 상기 각 공기 열 교환기 내에는 몇개의 공기 열 교환기 냉각 액체 채널 (26) 및 몇개의 공기 열 교환기 공기 채널 (27) 이 형성되어 있다. 공기 열 교환기 냉각 액체 채널 (26) 은 공기 열 교환기 (11) 의 바닥과 수직하게 형성되어 있는 공기 열 교환기 (11) 의 상부 주변에서 일련의 구멍으로 형성되어 있다. 냉각 장치로 사용된 액체가 사용자의 신체에 의해 덥혀질 때, 이 액체는 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 통하여 조끼로부터 펌핑된다. 액체가 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 통하여 이동될 때, 상기 조끼 루프 액체 열 교환기는 냉각된다. 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 은 조끼 루프 액체 열 교환기 (2A) 를 냉각시킨다. 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 는 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 로 부터 열을 제거한다. 공기 열 교환기 (11) 는 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 로부터 열을 빼앗는다. 두 공기 열 교환기가 사용될 때, 각 공기 열 교환기 (11) 는 두 개별 채널 액체 열 교환기 (2) 와 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 로 나눠진 부분으로 이루어진 냉각 루프 액체 열 교환기 (2B) 의 대응부로 부터 절반의 열을 빼앗는다. 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 의 제1 분리 통로로부터의 액체는, 제1 공기 열교환기 (11) 의 공기 열교환기 냉각 액체 통로 (26) 를 통해서 제1 냉각 회로 펌프 (23) 에 의해 폐회로를 순환한다. 상기 액체는 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 (canister) 길이를 따라 공기 열교환기 냉각 액체 통로 (26) 아래로 흘러내려간 후 다시 상기 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 내부 둘레를 위아래로 흐른다. 그리고 나서 액체는 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 하단으로부터 빠져나오고 다시 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 내로 들어간다. 유사하게, 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 의 또 다른 분리 챔버로부터의 액체는, 제2 공기 열교환기 (11) 의 상부에 위치하는 제2 공기 열교환기 (11) 의 공기 열교환기 냉각 액체 통로 (26) 를 통해서 제2 냉각 회로 펌프 (23) 에 의해서 폐회로를 순환한다. 상기 액체는 제2 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 길이를 따라 제2 공기 열교환기 냉각 액체 통로 (26) 아래로 흘러 내려간 후 다시 상기 제2 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 내부 둘레를 위아래로 흐른다. 그리고 나서 액체는 제2 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 하단으로부터 빠져나오고 다시 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 내로 들어간다.
5. 공기 열교환기 팬 (16)
공기 열교환기 팬 (16) 은 가변 (0~180) CFM 팬으로 공기 열교환기 (11) 의 공기 열교환기 공기 통로 (27) 를 통해 강제 대류 냉각을 제공한다. 공기 열교환기 팬 (16) 은 16 ㎜ 직경 맥슨(maxon) 무정류자(brushless) 팬 모터 (13) 에 의해서 구동된다. 가장 바람직한 형태에 있어서, 공기 열교환기 팬 (16) 은 고온용 플라스틱으로 만들어진다. 공기 열교환기 팬 (16) 및 무정류자 팬 모터 (13) 는 공기 열교환기 (11) 의 상단 중앙에 설치된다.
공기 열교환기 팬 (16) 은, 공기 열교환기 (11) 캐니스터 상단에 있으며 캐니스터를 관통하는 공기 열교환기 공기 통로 (27) 를 이루는 구멍들을 통해서 주위 공기를 밀어낸다. 상기 구멍들은 공기 열교환기 냉각 액체 통로 (26) 를 이루는 둥근 구멍들의 경계부 내에 있으며 공기 열교환기 (11) 캐니스터의 상부에서 하부로 수직 관통한다. 공기 열교환기 팬 (16) 은 공기 열교환기 (11) 의 공기 열교환기 공기 통로 (27) 를 관통하도록 하방으로 공기를 밀어내어 공기 열교환기 (11) 의 캐니스터 하단 밖으로 밀어냄으로써 효율적인 공기 유동 및 열제거를 이룬다. 공기가 공기 열교환기 (11) 를 통하여 유동하는 동안, 열이 주변 공기로부터 전달되거나 주변 공기로 전달된다.
6. 콘트롤러
조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 와 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 의 상단에는 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 가 장착된다. 상기 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 배터리 전원 공급기 (20) 의 남은 충전 용량을 모니터링하고 17 개의 온도 센서 (3) 로부터 계측을 하는데 상기 온도센서는, 1) 공기 열교환기 (11) 와 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 를 연결하는 4개의 튜브 각각, 2) 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 고온면과 저온면면, 3) 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 및 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 모두, 4) 각 공기 열교환기 (11), 5) 조끼 (21), 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 와 냉각 회로 액체 열교환기 (2B) 를 위한 액체의 입구 및 출구에 있다.
이들 온도를 모니터링하여 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 최적 냉각 및 최적 가열에 요구되는 전원 구성을 선택한다. 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 사용자가 온도 설정기 (24) 로 설정한 가열 수준 및 냉각 수준을 판독하고, 정확한 냉각량 및 가열량을 공급한다. 사용자는 700~1000 BTUs 범위 내의 BTUs 수 (number of BTUs) 의 소망하는 온도로 써모스탯 (thermostat) 을 수동으로 설정할 수 있다.
조끼 (21) 를 통해서 유동하는 액체를 최적의 효율로 냉각 및 가열하기 위해서, 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 냉각 회로 펌프 (23), 조끼 회로 펌프 (23B), 공기 열교환기 팬 (16) 및 무정류자 팬 모터 (13), 그리고 가역열전 냉각(TEC) 모듈 (1) 의 온도를 제어한다.
가열(Heating)
충분한 가열을 위해서는, 액체의 온도는 바람직하게는 화씨 110도에, 최소한으로는 화씨 100도에 도달하여야 하는데, 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈(1) 단독으로는 이러한 가열량을 생성할 수가 없다. 히팅 중에 필요한 작동 요소들로는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1), 가요성 전기 가열 스트립 (8), 또는 연료 버너, 조끼 회로 액체 열교환기 (2A), 하나의 조끼 회로 펌프 (23B), 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 그리고, 조끼 (21) 가 있다. 냉각 유니트는 히팅 중에는 작동하지 않는다.
연료 연소 형태 (fuel burning embodiment) 액체 벤진 (liquid benzine), 순수 화이트 가솔린, 또는 라이터 액 (lighter liquid) 등과 같은 무취의, 청정 연소의, 매연 없는 액체 연료를 가요성 전기 가열 스트립 (8) 대용으로 사용할 수 있다. 조끼 (21) 와 접속하는 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 위에는 버너가 설치된다. 버너의 사용에 따른 단점으로는, 사용자가 인화성이 있는 액체를 운반하고 버너를 점화하여야함과 사용자의 다른 의복 위에 덧입어야만 하기 때문에 위험성 물질에 대한 방호복으로는 적합하지 않다는 점을 들 수 있다. 사용자가 수동으로 점화하거나 소화할 필요가 없는 전기 점화장치 및 제어를 가지는 버너를 설계할 수가 있다. 이러한 형태의 설계는 시스템의 무게 대비 최상의 열량을 제공할 수 있으나, 대개 경우 항공기 연료 증기 부근에서 작업이 이루어지는 항공기 정비와 같은 활동에 사용하는데에는 잠재적으로 매우 위험할 수 있다.
7. 전기 가열 스트립 (8)
가요성 전기 가열 스트립 (8) 은 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 저온 측에 접속되는 전기 히터로서 조끼 (21) 에 기능적으로 연결되는 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 의 한 측을 이룬다. 열이 장치에 전달되도록 사용자가 본 발명을 설정하는 경우, 가요성 전기가열 스트립 (8) 은 조끼 루프 액체 열교환기 (2A) 의 상기 측면이 되는 9개의 가역 열전 냉각기(TEC) 모듈 (1) 의 저온측을 가열하게 되며, 열은 9개의 가역 열전 냉각기(TEC) 모듈 (1) 에 의해 증가된다. 다시 상기 모듈은 조끼 루프 액체 열교환기 (2A) 의 상기 측면이 되는 9개의 가역 열전 냉각기(TEC) 모듈 (1) 의 고온측과 접촉하는 액체를 가열하게 되고, 조끼 루프 펌프 (23B) 는 가열된 액체를 조끼 (21) 를 통해 순환시켜 사용자를 따뜻하게 만든다.
자동 온도 조절 및 전자적 제어를 통하여 조끼 (21) 의 온도를 정확하게 조절할 수 있으면서, 가열되는 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 의 면적 및 면적 크기를 변경할 수 있도록 본 발명을 실시 할 수 있다.
8. 배터리 전원 공급기
배터리 전원 공급기 (20) 는 시중에서 구할 수 있는 무게 4 파운드, 공급 전압 7.2 볼트의 충전가능한 리튬 이온 배터리 팩으로 적어도 2시간 동안 연속 사용이 가능하다. 배터리 전원 공급기 (20) 의 충전 가능한 배터리 팩의 충전 사이클 시간은 1시간이다. 시중에서 구할 수 있는 충전이 가능하지 않은 배터리와 1회용 연료전지는 무게가 덜 나가거나, 또는 6.5 시간까지 연속, 장시간 사용이 가능하다. 예를 들어, 리튬/이산화망간 3 볼트 배터리는 셀(cell)당 0.242 파운드가 나간다. 4 시간의 냉각을 위해서는, 총무게 2.42 파운드의 10 개의 셀이 사용될 것이다. 6.5 시간의 냉각을 위해서는, 총무게 3.88 파운드의 16 개의 셀이 사용될 것이다. 아연-공기 5.2 볼트 연료 전지는 셀당 1.7 파운드가 나간다. 4 시간의 냉각을 위해서는, 총무게 2.38 파운드의 14 개의 셀이 사용될 것이다. 6.5 시간의 냉각을 위해서는, 총무게 3.74 파운드의 22 개의 셀이 사용될 것이다. 그러나, 리튬/이산화망간 또는 연료 전지 배터리는 모두 충전이 불가능하다.
배터리에 관한 기술이 계속 향상되고 있으며, 충전가능 배터리, 충전불가 배터리, 연료전지 제조업체들은 2003년 말까지 현재의 제품들보다 무게가 50% 덜 나가고 용량이 2~3배 더 큰 제품을 내어놓겠다고 발표했는데 이렇게 되면 본 발명에 의한 장치의 크기 및 무게를 35% 줄일 수가 있다.
도 3은 46 와트의 전력의 입력에 대해 125 와트의 냉각을 제공하는 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈의 자세한 구성을 도시한다. 이 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈의 이러한 구성에 대한 성능계수는 270 %이다.
Ⅱ. 증발식 냉각 형태의 상세한 설명
도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 증발식 냉각 형태를 객관적으로 도해한다. 각각의 증발식 냉각 형태에 있어서는, 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 가 두 개의 챔버로 분리된 응축기 회로 액체 열교환기 (2C) 로 대체되는 것을 제외하고 가장 바람직한 실시형태에 있어서의 냉각 유니트를 사용한다. 두 개의 분리된 응축기 액체 펌프 (23A) 는 가열된 응축기 액체를 조끼 공기 냉각기 및 응축기 (28) 에 있는 자체의 분리된 응축 코일 (37) 을 통해서 끌어들이고, 상기 가열된 응축기 액체를 응축기 회로 액체 열교환기 (2C) 의 별도 분리된 챔버 내로 펌핑하여 가열된 응축기 액체는 응축기 회로 액체 열교환기 (2C) 의 한 측을 이루는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 저온측과 직접 접촉하게 됨으로써, 다시 펌핑되기 전의 응축기 액체를 응축기 코일 (37) 을 통해서 냉각시킨다.
조끼 (21) 는, 2 개의 조끼 배출 덕트 (35) 에 대향하여 놓이는 2 개의 조끼 흡입 덕트 (36) 에 접속되는 일련의 조끼 공기 통로 (34) 를 그 조끼 (21) 의 내부에 가진다. 2 개의 조끼 흡입 덕트 각각에는 조끼 공기 팬 (29) 이 접속되어 있다. 온도 센서 (3) 가 사용자가 설정한 온도가 조끼 (21) 안의 온도보다 낮다고 지시하면, 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 두 개의 조끼 공기 팬 (29) 을 활성화시켜서 조끼 공기 통로 (34) 에 있는 따뜻한 공기를 조끼 배출 덕트 (35) 를 통해 각각의 조끼 공기 냉각기 및 응축기 (28) 로 끌어들임으로써, 따뜻한 공기가 응축기 코일 (37) 주위 내로 지나가게 만들고 이렇게 지나갈 때 따뜻한 공기를 냉각시킨다. 냉각된 공기는 각각의 조끼 흡입 덕트 (36) 내로 들어가고, 냉각된 공기는 조끼 (21) 로부터 더 많은 열을 제거함으로써 사용자를 냉각시키기 위해서, 조끼 (21) 의 조끼 공기 통로 (34) 로 되돌아간다.
조끼 공기 냉각기 및/또는 응축기 (28) 에 응축물이 축적되면 응축기 액체 펌프 와 액체 센서 (23A) 가 그 센서에 의해서 활성화됨으로써 축적된 응축물을 조끼 공기 냉각기 및 응축기 (28) 로부터 펌핑해서 밀어내버린다.
온도 센서 (3) 가 사용자가 설정한 온도가 조끼 (21) 안의 온도보다 높다고 지시하면 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 냉각 유니트를 차단하고, 응축기 회로 액체 열교환기 (2B) 의 한 측을 이루는 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 저온측에 접속된 가요성 전기 가열 스트립 (8) 을 전기적으로 활성화하고, 두 개의 분리 응축기 액체 펌프 (23A) 를 활성화하고, 상기 응축기 액체 펌프 (23A) 는 냉각된 응축기 액체를 조끼 공기 냉각기 및 응축기 (28) 에 있는 자체의 분리된 응축 코일 (37) 로 끌어들이고, 상기 냉각된 응축기 액체를 응축기 회로 액체 열교환기 (2B) 의 별도 분리된 챔버 내로 펌핑하여 가열된 응축기 액체는 응축기 회로 액체 열교환기 (2B) 의 한 측을 이루는 9 개의 가역 열전 냉각기 (TEC) 모듈 (1) 의 고온측과 직접 접촉하게 됨으로써, 다시 펌핑되기 전의 응축기 액체를 응축기 코일 (37) 을 통해서 가열한다. 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 는 두 개의 조끼 공기 팬 (29) 을 동시에 전기적으로 활성화하고 조끼 공기 통로 (34) 에 있는 차가운 공기를 조끼 배출 덕트 (35) 를 통해서 인출하여 각각의 조끼 공기 냉각기 및 응축기 (28) 로 끌어들임으로써, 차가운 공기가 내부 및 내부에 있는 이제는 뜨거운 응축기 코일 (37) 주위로 지나가게 만들고 따라서 지나갈 때 차가운 공기를 덮힌다. 가열된 공기는 각각의 조끼 흡입 덕트 (36) 내로 들어가고, 가열된 공기는 조끼 (21) 로부터 더 많은 냉기를 제거함으로써 사용자를 덮혀주기 위해서, 조끼 (21) 의 조끼 공기 통로 (34) 로 되돌아간다.
도 7 의 화학적-생물학적 위험물질에 대한 방호복 (30) 형태는 조끼 흡입 덕트 (36) 가 위험물질에 대한 방호복 (30) 에 의해서 형성되는 것을 제외하고는 상기 증발식 냉각 형태의 모든 특성을 가진다. 사용자는 위험물질에 대한 방호복 (30) 을 착용하는데 상기 방호복 (30) 은 그 방호복의 내부에 사용자와 더불어 2 개의 조끼 공기 냉각기, 응축기 (28), 2 개의 응축 코일 (37), 2 개의 조끼 공기팬 (29), 방호복 (30) 내에 형성된 조끼 흡입 덕트 (36), 2 개의 조끼 배출 덕트 (35), 온도 센서 (3) 그리고 조끼 (21) 를 포함한다.
Ⅲ. 공랭식 냉각 장치 형태 (Air Cooling Unit Embodiment) 의 상세한 설명
도 9 는 본 발명에 따른 공랭식 냉각 장치의 형태를 개략적으로 도해하고 있는데, 본 실시형태는 냉각 회로 액체 열교환기 (2B), 두 개의 냉각 회로 펌프 (23), 두 개의 공기 열교환기 조립체 (11, 12, 13, 14, 15, 16, 16A, 17) 모두가 조끼 (21) 가 냉각이 필요함을 마이크로 콘트롤러, 디스플레이, 키패드 (19) 가 표시할 때, 조끼 회로 액체 열교환기 (2A) 의 한측을 형성하는 9 개의 가역 열전 냉각기(TEC) 모듈 (1) 의 고온측에 부착되는 냉각핀 (31) 으로 대체되는 것을 제외하고는 가장 바람직한 실시형태와 동일한 구성요소 및 특성을 사용하고 있다. 그후, 냉각핀 팬 (16B) 은 냉각핀 (31) 을 가로질러 주위 공기를 송풍하여, 차례로 조끼 (21) 내로 유동하는 액체를 냉각시키는 냉각핀 (31) 을 냉각하여, 사용자를 시원하게 한다.
본 발명의 공냉 냉각 장치 형태의 가열 유니트는 일반적으로 도 9 에서 도시되며, 예외없이 가장 바람직한 실시예의 요소 및 특징과 모두 동일하다.
본 발명의 상술시, 본 발명의 부품 및 작동은 여러가지 특징을 가지지만, 본 발명을 한정하지는 않으며, 단지 예시를 위한 것이다. 예컨대, 장치의 다른 실시예, 형상, 및 크기와 같은 다른 여러 변경이 사용자에 맞게, 그리고 본 발명의 원리에 의해 작동하도록 구성된 유니트로 작동하도록 구성될 수 있다. 다양한 재료, 펌프, 컬러 및 구성이, 예컨대 유니트를 숨길 수 있는 실제 설계를 포함하는사용자에 따라 다른 장점의 실시예를 제공하는 유니트의 설계에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 도시된 실시예에 따라서 결정되지 않고, 청구항과 출원된 법적 등가치에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 조끼,
    1 이상의 온도 센서,
    조끼에 포함되는 온도 전달 매체,
    냉각 유니트,
    가열 유니트.
    온도 전달 매체 이송 수단,
    온도 전달 매체 이송 수단, 냉각 수단 및 가열 수단에 전기적으로 부착되는 사용자 조절가능 전자 제어기, 및
    온도 전달 매체 이송 수단, 냉각 수단 및 가열 수단을 작동시키기 위해 온도 센서에 연통되는 조절가능 전자 제어기에 필요한 전력을 제공하기 위해 조절가능 전자 제어기에 전기적으로 부착되는 전력 공급 수단을 포함하며,
    상기 온도 전달 매체 이송 수단은 온도 전달 매체를 조끼로부터 냉각 유니트 내로 이송할 수 있으며, 상기 냉각 유니트에서는 온도 전달 매체가 1 이상의 냉각 수단에 의해 냉각되고, 냉각된 온도 전달 매체는 온도 전달 매체 이송 수단에 의해 조끼로 반환되며,
    상기 온도 전달 매체 이송 수단은 온도 전달 매체를 조끼로부터 가열 유니트 내로 이송할 수 있으며, 상기 가열 유니트에서는 온도 전달 매체가 1 이상의 가열 수단에 의해 가열되고, 가열된 온도 전달 매체는 온도 전달 매체 이송 수단에 의해 조끼로 반환되며,
    상기 사용자 조절가능 전자 제어기는 온도 센서에 전기적으로 연결되고, 조끼가 사용자 조절 전자 제어기에 설정된 사용자 선택 온도와 다른 온도인 사용자 조절 제어 전자 제어기에 온도 센서가 연통하는 경우, 상기 조절가능 전자 제어기는 온도 전달 매체 이송 수단을 자동으로 전기적으로 작동시켜 온도 전달 매체를 조끼로부터 이송시키며,
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주면, 상기 사용자 조절가능 전자 제어기는 냉각 수단만을 자동적이으로 또한 전기적으로 작동시켜, 조끼로부터 이송된 온도 전달 매체를 온도 전달 매체 이송 수단에 의해 조끼로 반환되기 전에 냉각 수단에 의해 냉각시키고,
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우에는, 상기 사용자 조절가능 전자 제어기는 가열 수단만을 자동적으로 또한 전기적으로 작동시켜, 조끼로부터 이송된 온도 전달 매체를 온도 전달 매체 이송 수단에 의해 조끼로 반환되기 전에 가열 수단에 의해 가열시키는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 온도 전달 매체는 물인 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 조끼는 온도 전달 매체를 순환시킬 수 있는 가요성 채널 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 수단은,
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 한 방향으로 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역 직류 전기에 의해 작동되고 그에 전기적으로 부착되며, 또한 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우에는, 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역 직류 전기의 방향을 자동적으로 역전시키는 가역 열전 냉각기 모듈,
    온도 전달 매체 이송 수단에 부착된 1 이상의 조끼 루프 액체 열교환기로서, 온도 전달 매체 이송 수단이 작동되면, 온도 전달 매체는 조끼로부터 펌프되어 조끼 루프 액체 열 교환기를 통해 조끼로 반환되는 조끼 루프 액체 열교환기,
    1 이상의 냉각 액체 채널을 갖는 1 이상의 공기 열교환기,
    공기 열교환기의 냉각 액체 채널에 포함된 냉각 액체,
    공기 열교환기에 부착된 1 이상의 공기 열교환기 팬,
    1 이상의 냉각 루프 액체 열교환기, 및
    냉각 액체를 냉각 루프 액체 열교환기로부터 펌프할 수 있고, 공기 열교환기 냉각 액체 채널을 통해 냉각 루프 액체 열교환기로 반환시키는 1 이상의 냉각 루프 펌프 수단을 포함하며,
    상기 가역 열전 냉각기 모듈은, 전기적 가역성 고온측이 전기적 가역성 저온측이되고 전기적 가역성 저옥측이 전기적 가역성 고온측이 되도록 펄스된 가역성 직류 전기의 방향을 역전시키는 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 역전되는 전기적 가역성 고온측 및 전기적 가역성 저온측을 가지며,
    상기 조끼 루프 액체 열교환기는 전방측 및 후방측을 가지며, 이 전방측과 후방측 중 어느 하나 또는 둘 다는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 의해 형성되며, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 조끼 루프 액체 열교환기를 통해 펌프될 때 온도 전달매체는 가역 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측과 직접 접촉하게 되며, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우에는, 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측이 온도 전달 매체와 직접 접촉한 상태로 유지되는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측이 되도록 사용자 조절가능 전자 제어기가 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스된 가역성 직류 전기의 방향을 자동적으로 역전시키며,
    상기 공기 열교환기는 1 이상의 공기 채널을 갖고,
    상기 냉각 루프 펌프 수단은, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 작동되고 그에 전기적으로 부착되며,
    상기 냉각 루프 액체 열교환기는 냉각 전방측 및 냉각 후방측을 가지며, 이 냉각 전방측과 냉각 후방측 중 어느 하나 또는 둘다는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측에 의해 형성되며, 전기적 가역성 저온측은 조끼의 루프 액체 열교환기의 전방측 또는 후방측 중 어느 하나 또는 둘다를 형성하기 위해 사용되며, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 냉각 루프 액체 열교환기를 통해 펌프될 때 냉각 액체는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측과 직접 접촉하게 되며,
    상기 공기 열교환기 팬은, 냉각 액체의 순환에 의해 가열된 공기 열교환기의 공기 채널을 통해 주위 공기를 송풍하는 공기 열교환기 팬을 전기적으로 작동시키고 가열 송풍된 주위 공기를 주변의 주위 공기에 배출함으로써 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 작동되고 그에 전기적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 전기적인 가역성 저온측인 가역 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 부착된 1 이상의 전기 가열 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 냉각 수단은 얼음인 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 냉각 수단은 냉매 가스인 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 가열 수단은 연료의 연소인 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서, 가역 열전 냉각기 모듈은 1 이상의 펠리티어(Pelitier) 장치인 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서, 가역 열전 냉각기 모듈은 두 개의 세라믹 플레이트 사이에 개재된 1 이상의 비스무스 텔루라이드 큐브를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 냉각 유니트, 냉각 수단, 가열 유니트, 가열 수단, 온도 전달 매체 이송 수단 및 전원은 사용자에 의해 착용될 수 있는 캐리어에 부착되어 휴대용 개인용 냉각 및 가열 시스템을 만드는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 온도 전달 매체 이송 수단은 자체 시일링 신속 분리 커플링으로 조끼에 기능적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 냉각 유니트, 냉각 수단, 가열 유니트, 가열 수단, 온도 전달 매체 이송 수단, 전원 및 온도 센서는 모두 무선 수단에 의해 사용자 조절가능 전자 제어기에 연통되어 그에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 수단은,
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 한 방향으로 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역 직류 전기에 의해 작동되고 그에 전기적으로 부착되며, 또한 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우에는, 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역 직류 전기의 방향을 자동적으로 역전시키는 가역 열전 냉각기 모듈,
    온도 전달 매체 이송 수단에 부착된 1 이상의 조끼 루프 액체 열교환기로서, 온도 전달 매체 이송 수단이 작동되면, 온도 전달 매체는 조끼로부터 펌프되어 조끼 루프 액체 열 교환기를 통해 조끼로 반환되는 조끼 루프 액체 열교환기,
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 가역 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측에 부착되는 1 이상의 냉각핀, 및
    조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 부착되고 그에 의해 작동되어 열을 방출하는 냉각핀에 주위 공기를 송풍하고 가열 송풍된 주위 공기를 주변의 주위 공기에 배출하는 1 이상의 냉각핀 팬을 포함하며,
    상기 가역 열전 냉각기 모듈은, 전기적 가역성 고온측이 전기적 가역성 저온측이되고 전기적 가역성 저옥측이 전기적 가역성 고온측이 되도록 펄스된 가역성 직류 전기의 방향을 역전시키는 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 역전되는 전기적 가역성 고온측 및 전기적 가역성 저온측을 가지며,
    상기 조끼 루프 액체 열교환기는 전방측 및 후방측을 가지며, 이 전방측과 후방측 중 어느 하나 또는 둘 다는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 의해 형성되며, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 높음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우, 조끼 루프 액체 열교환기를 통해 펌프될 때 온도 전달매체는 가역 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측과 직접 접촉하게 되며, 조끼의 온도가 사용자 선택 온도보다 낮음을 온도센서가 사용자 조절가능 전자 제어기에 알려주는 경우에는, 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측이 온도 전달 매체와 직접 접촉한 상태로 유지되는 가역성 열전 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측이 되도록 사용자 조절가능 전자 제어기가 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스된 가역성 직류 전기의 방향을 자동적으로 역전시키는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 조끼는,
    1 이상의 액체 팩;
    상기 액체 팩에는 액체 팩 유체가 포함되며;
    상기 액체 팩은 액체 팩의 저온 측 및 액체 팩의 고온 측을 가지며;
    조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 한 방향으로 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역성 직류 전류에 의해 구동되고 그에 전기적 부착되는 1 이상의 가역성 열전기 냉각기 모듈로서, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역성 직류 전류의 방향을 자동적으로 역류시키는 가역성 열전기 냉각기 모듈,
    상기 가역성 열전기 냉각 모듈은, 전기적 가역성 고온측이 전기적 가역성 저온측이 되고 전기적 가역성 저온측이 전기적 가역성 고온측이 되도록 펄스된 가역성 직류 전류의 방향을 역류시키는 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 역류되는 전기적 가역성 고온측 및 전기적 가역성 저온측을 가지며,
    상기 액체 팩의 액체 팩 고온 측은, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측과 액체 팩 유체가 직접 접촉하도록 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 의해 형성되며, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 액체 팩 유체와 직접 접촉하여 유지되는 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측이 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측이 되도록 사용자 조절가능 전자 제어기가 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스된 가역성 직류 전류의 방향을 자동으로 역류시키며,
    제 1 항의 개인용 냉각 및 가열 장치의 냉각 수단은
    1 이상의 공기 열교환기,
    상기 공기 열교환기는 그를 통과하는 1 이상의 공기 채널을 가지며,
    상기 공기 열교환기에 부착된 1 이상의 공기 열교환기 팬,
    1 이상의 냉각 루프 액체 열교환기,
    냉각 루프 액체 열교환기로부터 냉각 액체를 펌핑하여 공기 열교환기 냉각 액체 채널을 통해 냉각 루프 액체 열교환기로 냉각 액체를 복귀시킬 수 있는 1 이상의 냉각 루프 펌프 수단,
    상기 냉각 루프 펌프 수단은, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통하는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 조절되고 그에 전기적으로 부착되며,
    상기 냉각 루프 액체 열교환기는, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통하는 경우, 냉각 루프 액체 열교환기를 통해 펌프되는 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측과 냉각 액체가 직접 접촉하도록 액체 팩의 액체 팩 고온 측을 형성하게 사용되며, 전기적 가역성 저온 측은 조끼의 루프 액체 열교환기의 전방측 또는 후방측 중 1 이상을 형성하기 위해 사용되는 냉각 전방측 및 냉각 후방측을 갖고,
    상기 공기 열교환기 팬은, 냉각 액체의 순환에 의해 가열되는 공기 열교환기의 공기 채널을 통해 대기를 송풍하고 주위의 대기로 가열되고 송풍된 대기를 배출하는 공기 열교환기 팬을 전기적으로 구동함으로써 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 구동되고 그에 전기적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 가열 수단은,
    조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 전기적 가역성 저온측인 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 부착된 1 이상의 전기 가열 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 조끼는 그에 부착되는 1 이상의 조끼 공기 채널을 더 포함하며;
    상기 조끼 공기 채널은 입력 단부 및 출력 단부를 가지며;
    상기 조끼 공기 채널 출력 단부에 부착되는 1 이상의 조끼 배기 덕트;
    상기 조끼 공기 채널 입력 단부에 부착되는 1 이상의 조끼 흡기 덕트;
    상기 조끼 배기 덕트에 부착되는 1 이상의 조끼 공기 냉각기 및 응축기;
    상기 조끼로부터 조끼 공기 채널, 출구 단부, 조끼 배기 덕트, 공기 냉각기 및 응축기, 조끼 흡기 덕트, 입력 단부를 통해 공기를 이송할 수 있는 1 이상의 조끼 공기 팬;
    상기 조끼 공기 팬은 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 구동되고, 그에 전기적 부착되며;
    상기 조끼 공기 냉각기 및 응축기는 조끼 공기 팬이 구동되는 경우, 이송된 공기가 통과하는 1 이상의 응축 코일을 구비하며;
    상기 조끼 공기 냉각기 및 응축기는 조끼 공기 냉각기와 응축기가 통과되는 이송된 공기로부터 응축될 수 있는 낭비되는 응축된 액체를 펌핑할 수 있는 1 이상의 낭비되는 응축된 액체 펌프를 가지며;
    응축 액체가 포함되는 응축 코일;
    조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 한 방향으로 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역성 직류 전류에 의해 구동되고 그에 전기적 부착되는 1 이상의 가역성 열전기 냉각기 모듈로서, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스되는 가역성 직류 전류의 방향을 자동적으로 역류시키는 가역성 열전기 냉각기 모듈,
    상기 가역성 열전기 냉각 모듈은, 전기적 가역성 고온측이 전기적 가역성 저온측이 되고 전기적 가역성 저온측이 전기적 가역성 고온측이 되도록 펄스된 가역성 직류 전류의 방향을 역류시키는 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 역류되는 전기적 가역성 고온측 및 전기적 가역성 저온측을 가지며,
    1 이상의 응축기 루프 액체 열교환기,
    응축기 루프 액체 열교환기에 부착된 1 이상의 응축기 유체 펌프,
    상기 응축기 유체 펌프는, 응축기 유체 펌프가 구동될 때, 응축기 유체가 응축 코일로부터 펌프되어 응축기 루프 액체 열교환기를 통해 응축 코일로 복귀하도록, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 구동되고 그에 전기적으로 부착되며,
    상기 응축기 루프 액체 열교환기는, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 조끼 루프 액체 열교환기를 통해 펌프되는 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측과 응축기 유체가 직접 접촉하도록 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측에 의해 형성되며, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통되는 경우, 응축기 유체와 직접 접촉하여 유지되는 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온측은 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측이 되도록 사용자 조절가능 전자 제어기가 사용자 조절가능 전자 제어기로부터 펄스된 가역성 직류 전류의 방향을 자동으로 역류시키는 전방측 및 후방측 중 1 이상을 형성하기 위해 사용되는 전방측 및 후방측을 가지며,
    1 이상의 공기 열교환기,
    상기 공기 열교환기 냉각 액체 채널에 포함되는 냉각 액체,
    상기 공기 열교환기는 그를 통과하는 1 이상의 공기 채널을 가지며,
    상기 공기 열교환기에 부착된 1 이상의 공기 열교환기 팬,
    1 이상의 냉각 루프 액체 열교환기,
    냉각 루프 액체 열교환기로부터 냉각 액체를 펌핑하여 공기 열교환기 냉각 액체 채널을 통해 냉각 루프 액체 열교환기로 냉각 액체를 복귀시킬 수 있는 1 이상의 냉각 루프 펌프 수단,
    상기 냉각 루프 펌프 수단은, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통하는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 조절되고 그에 전기적으로 부착되며,
    상기 냉각 루프 액체 열교환기는, 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 온도 센서가 연통하는 경우, 냉각 루프 액체 열교환기를 통해 펌프되는 가역성 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 고온측과 냉각 액체가 직접 접촉하도록 응축기 액체 루프 팩의 액체팩 고온측을 형성하게 사용되며, 전기적 가역성 저온 측은 응축기 루프 액체 열교환기의 전방측 또는 후방측 중 1 이상을 형성하기 위해 사용되는 냉각 전방측 및 냉각 후방측을 갖고,
    상기 공기 열교환기 팬은, 냉각 액체의 순환에 의해 가열되는 공기 열교환기의 공기 채널을 통해 대기를 송풍하고 주위의 대기로 가열되고 송풍된 대기를 배출하는 공기 열교환기 팬에 의해 조끼의 온도가 사용자가 선택한 온도보다 높은 사용자 조절가능 전자 제어기에 열 센서가 연통되는 경우, 사용자 조절가능 전자 제어기에 의해 구동되고 그에 전기적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    조끼, 조끼 공기 냉각기 및 응축기, 조끼 공기 팬, 조끼 흡기 덕트 및 조끼 배기 덕트가 사용자에 의해 착용될 수 있는 보호복에 포함되며, 흡기 덕트는 조끼 공기 팬의 작용에 의해 조끼 공기 채널의 입력 단부에서 이송된 공기가 흡입되는 보호복으로 조끼 공기 냉각기 및 응축기에 걸쳐 통과된 이송 공기를 배출하는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    가열 수단은 조끼의 온도가 사용자에 의해 선택된 온도보다 낮은 것으로 사용자에 의해 조절 가능한 전자 제어기와 온도 센서가 연결될 때, 전기적 가역성 저온 측인 가역 열전기 냉각기 모듈의 전기적 가역성 저온 측에 부착된 1 이상의 가열 스트립으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
  20. 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 제 12 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항, 제 17 항, 제 18 항, 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 유니트, 냉각 수단, 가열 유니트, 가열 수단, 온도 전달 매체 이송 수단 및 전원은 사용자에 의해 착용될 수 있는 캐리어에 부착되어 휴대용 개인용 냉각 및 가열 시스템을 만드는 것을 특징으로 하는 개인용 냉각 및 가열 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102421550B1 (ko) * 2022-03-03 2022-07-15 두현인프라텍 주식회사 체온 조절이 가능한 냉온 장치
KR20220103070A (ko) * 2021-01-14 2022-07-21 피닉스코리아(주) 캐비테이션 발생장치와 펠티어 열전소자를 이용한 급속 냉각 열 교환기

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060156449A1 (en) * 2003-08-11 2006-07-20 Shows Michael D Articles for providing heating and cooling benefit to a person
US7380586B2 (en) 2004-05-10 2008-06-03 Bsst Llc Climate control system for hybrid vehicles using thermoelectric devices
US8602855B2 (en) * 2004-07-01 2013-12-10 Nike, Inc. Air delivery apparatus and method
US8465351B2 (en) * 2004-07-01 2013-06-18 Nike, Inc. Pneumatic cooling apparel system
US7743614B2 (en) 2005-04-08 2010-06-29 Bsst Llc Thermoelectric-based heating and cooling system
US7249464B1 (en) * 2005-07-28 2007-07-31 Watson Charles E Thermoelectric-actuated backpack
US7674281B2 (en) * 2005-09-02 2010-03-09 Forthright Engineering Pllc Apparatus and methods for providing a flow of a heat transfer fluid in a microenvironment
GB2430860B (en) * 2005-09-12 2010-12-08 Andrew Robert England Kerr Heat exchange garment
US7331183B2 (en) * 2005-10-03 2008-02-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Personal portable environmental control system
US7302808B1 (en) 2005-10-04 2007-12-04 Wilcox Industries Corp. Cooling module and central shaft, hydration module and improved garment penetrator therefor
GB2433834B (en) * 2005-12-30 2008-05-28 Paul Christopher Monk Heating/cooling system for a motorcycle rider
CA2642886A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Denise C. Polacek Cooling device and method
US8001794B2 (en) * 2006-02-27 2011-08-23 Action Circuit Productions, Inc. Thermoelectric fluid heat exchange system
US9492313B2 (en) 2006-04-20 2016-11-15 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Method and apparatus of noninvasive, regional brain thermal stimuli for the treatment of neurological disorders
US8425583B2 (en) 2006-04-20 2013-04-23 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Methods, devices and systems for treating insomnia by inducing frontal cerebral hypothermia
US11684510B2 (en) 2006-04-20 2023-06-27 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Noninvasive, regional brain thermal stimuli for the treatment of neurological disorders
US9211212B2 (en) 2006-04-20 2015-12-15 Cerêve, Inc. Apparatus and method for modulating sleep
WO2007124012A1 (en) 2006-04-20 2007-11-01 University Of Pittsburgh Method and apparatus of noninvasive, regional brain thermal stimuli for the treatment of neurological disorders
JP2008025052A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Advanced Inst Of Wearable Environmental Information Networks 電子冷暖房服
JP4918302B2 (ja) * 2006-07-27 2012-04-18 特定非営利活動法人ウェアラブル環境情報ネット推進機構 衣服用温度可変ユニット及びそれを備えた温度可変服
US8449588B2 (en) * 2006-09-25 2013-05-28 Stephen T. Horn and Phyllis Horn Joint Tenure IP Common Duration and comfort in cooling vest
US9132031B2 (en) 2006-09-26 2015-09-15 Zeltiq Aesthetics, Inc. Cooling device having a plurality of controllable cooling elements to provide a predetermined cooling profile
US20090188259A1 (en) * 2006-11-22 2009-07-30 Schukra Of North America, Ltd. Integrated Thermoelectric Cooling Element and Positive Temperature Coefficient Heater
US8534090B2 (en) * 2006-11-30 2013-09-17 Solid Cooling, Llc Cooling system for an auxiliary device
CN116558147A (zh) 2007-05-25 2023-08-08 詹思姆公司 用于热电加热和冷却的系统和方法
EP1994840B1 (de) * 2007-05-25 2018-03-07 Hexonia GmbH Bekleidungsstück mit einer Belüftungseinrichtung
US10238532B2 (en) * 2007-06-11 2019-03-26 Cesaroni Technology Incorporated Body temperature controlling system
US9044371B2 (en) * 2007-06-13 2015-06-02 Trailerlogic, Llc Scalable and portable human remains cold storage system
US20090199571A1 (en) * 2007-12-03 2009-08-13 John Creech Body temperature control system
EP2324215B1 (en) * 2008-06-17 2016-03-23 N/C-Quest Inc Agricultural exhaust conditioning system
US20100084125A1 (en) * 2008-08-18 2010-04-08 Goldstein Albert M Microclimate control system
US9038400B2 (en) 2009-05-18 2015-05-26 Gentherm Incorporated Temperature control system with thermoelectric device
US9555686B2 (en) 2008-10-23 2017-01-31 Gentherm Incorporated Temperature control systems with thermoelectric devices
US9447994B2 (en) 2008-10-23 2016-09-20 Gentherm Incorporated Temperature control systems with thermoelectric devices
US9265654B2 (en) 2009-05-11 2016-02-23 Steven H. Gallaher Cooling article of clothing and method of use for same
US20100319381A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 The Government Of The Us, As Represented By The Secretary Of The Navy Body Armor Suite Cooling System
US9492314B2 (en) * 2009-12-18 2016-11-15 Trailerlogic, Llc System for altering and maintaining temperatures of objects
US20120227432A1 (en) * 2010-05-14 2012-09-13 John Michael Creech Body temperature control system
US8876568B2 (en) 2010-09-14 2014-11-04 Arc'teryx Equipment Inc. Airbag rescue system
CN102360183B (zh) * 2011-09-14 2014-07-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种制冷加热系统半物理仿真试验方法
US9282897B2 (en) * 2012-02-13 2016-03-15 MedHab, LLC Belt-mounted movement sensor system
US8397518B1 (en) 2012-02-20 2013-03-19 Dhama Innovations PVT. Ltd. Apparel with integral heating and cooling device
US9717287B2 (en) 2012-07-13 2017-08-01 Coolture LLC Cooling garment
WO2014055085A2 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 John Sims Personal temperature control system
ES2868181T3 (es) 2013-01-02 2021-10-21 Ebb Therapeutics Inc Sistemas para mejorar el sueño
CN103629874B (zh) * 2013-04-30 2016-01-20 严政 一种衣服可调温装置及方法
US10182937B2 (en) 2013-10-11 2019-01-22 Embr Labs Inc. Methods and apparatuses for manipulating temperature
HUP1300660A2 (en) * 2013-11-19 2015-05-28 Gabor Goede Apparatus for cooling, heating of (human) body
EP3099260A2 (en) 2014-01-31 2016-12-07 Zeltiq Aesthetics, Inc. Treatment systems, methods, and apparatuses for improving the appearance of skin and providing for other treatments
WO2016007543A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 Deseve Germain Energy efficient management of human thermal comfort
US10299525B1 (en) 2014-12-02 2019-05-28 Michael Buckman Personal heating and cooling device
CN107249910B (zh) 2014-12-19 2021-01-15 詹思姆公司 用于车辆区域的热调节系统和方法
WO2016160691A1 (en) 2015-03-28 2016-10-06 The Regents Of The University Of California Thermoelectric temperature controlled cooler for biomedical applications
WO2017065847A1 (en) 2015-10-14 2017-04-20 Gentherm Incorporated Systems and methods for controlling thermal conditioning of vehicle regions
BR102016006622A2 (pt) * 2016-03-24 2017-09-26 Lembo Conde De Paiva Bernardo Device and system of control of the temperature of a cutaneous and / or muscular surface and method of control of the temperature
WO2017171719A1 (en) * 2016-03-28 2017-10-05 Hypothermia Devices, Inc. Heat exchange module and system for medical applications
KR20190011714A (ko) * 2016-03-28 2019-02-07 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 열교환 모듈, 시스템 및 방법
JP6894064B2 (ja) * 2016-04-13 2021-06-23 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 可搬型温度調節装置
CA3037915A1 (en) 2016-09-28 2018-04-05 Hypothermia Devices, Inc. Heat exchange module, system and method
US10842205B2 (en) 2016-10-20 2020-11-24 Nike, Inc. Apparel thermo-regulatory system
US20180220721A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-09 Francis Houde Self-Cooling Garment System and Method of Using the Same
US11291157B2 (en) * 2017-12-27 2022-04-05 Green Industry Innovators, L.L.C. Apparatus and method for powering a garment
CN108041713A (zh) * 2018-02-07 2018-05-18 徐子麦 自动调节温度的衣服
US20190296206A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 Platum Technologies LLC Personal Environmental Control System
JP7202083B2 (ja) * 2018-06-08 2023-01-11 慎司 秋冨 調温装具及び人体調温システム
US10828962B2 (en) 2018-07-13 2020-11-10 Simpson Performance Products, Inc. Compact cooling system for vehicle operators
EP4371437A2 (en) * 2018-09-26 2024-05-22 Sony Group Corporation Temperature control device, garment, and attachment assist tool
JP6791224B2 (ja) * 2018-10-12 2020-11-25 株式会社富士通ゼネラル 身体温冷装置
US11622882B1 (en) 2020-08-13 2023-04-11 Evolve Orthopedics LLC Mobile cold therapy device
US11285037B1 (en) 2020-08-13 2022-03-29 Evolve Orthopedics LLC Mobile cold therapy device
JP7006747B2 (ja) * 2020-09-18 2022-02-10 株式会社富士通ゼネラル 身体温冷装置
US11889794B2 (en) 2020-12-30 2024-02-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Handheld blower
US20240167736A1 (en) * 2021-07-22 2024-05-23 Kiran Kota Flexible thermoelectric device
US20230337754A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-26 Anthony Cotton Wearable temperature regulating garment

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3085405A (en) * 1961-04-06 1963-04-16 Westinghouse Electric Corp Thermoelectric air conditioning apparatus for a protective garment
US3738367A (en) * 1971-02-11 1973-06-12 Angelica Corp Patient garment with temperature control
US4691762A (en) * 1983-04-01 1987-09-08 Life Support Systems, Inc. Personal temperature control system
US5092129A (en) * 1989-03-20 1992-03-03 United Technologies Corporation Space suit cooling apparatus
US5755275A (en) * 1995-01-25 1998-05-26 Delta Temax Inc. Tubed lamination heat transfer articles and method of manufacture
US5564276A (en) * 1995-02-24 1996-10-15 United Defense, L.P. Micro-climate conditioning unit
US5980561A (en) * 1995-03-01 1999-11-09 Kolen; Paul T. Applying thermal therapy to living tissue
JPH09187473A (ja) * 1996-01-09 1997-07-22 Daikin Ind Ltd 人体の温度調節装置
US6109338A (en) * 1997-05-01 2000-08-29 Oceaneering International, Inc. Article comprising a garment or other textile structure for use in controlling body temperature
US5967225A (en) * 1998-01-16 1999-10-19 Jenkins; Donny Ray Body heating/cooling apparatus
IL126783A0 (en) * 1998-03-05 1999-08-17 M T R E Advanced Technology Lt System and method for heat control of a living body
WO2001062193A2 (en) * 2000-02-22 2001-08-30 M.T.R.E. Advanced Technologies Ltd. Heat exchanger
JP2002048360A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱搬送装置
JP2002058694A (ja) * 2000-08-21 2002-02-26 Teion Kogaku:Kk 生体用冷却・加熱装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220103070A (ko) * 2021-01-14 2022-07-21 피닉스코리아(주) 캐비테이션 발생장치와 펠티어 열전소자를 이용한 급속 냉각 열 교환기
KR102421550B1 (ko) * 2022-03-03 2022-07-15 두현인프라텍 주식회사 체온 조절이 가능한 냉온 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US6915641B2 (en) 2005-07-12
CA2513383A1 (en) 2004-08-05
EP1588107A2 (en) 2005-10-26
RU2005124720A (ru) 2006-02-27
WO2004065862A3 (en) 2005-02-03
EA200501121A1 (ru) 2006-02-24
US20040159109A1 (en) 2004-08-19
EP1588107A4 (en) 2006-03-29
IL169635A0 (en) 2009-02-11
AU2004206205A1 (en) 2004-08-05
JP2006518424A (ja) 2006-08-10
WO2004065862A2 (en) 2004-08-05

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