KR0129514Y1 - 물침대용 온도 및 압력 제어 수단 - Google Patents

Abstract

온도 제어 회로와 압력 제어 회로를 주로 포함하는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단이 게시된다. 온도 제어 회로는 주변 온도 및 매트리스 온도를 각각 검출하는 2개의 온도 검출 소자로 이루어진다. 상기 검출된 온도는 서로 비교되고 그 결과값은 조정 회로로부터의 세트값과 함께 목표 온도를 생성하기 위해 마이크로 프로세서에 의해 계산된다. 상기 목표 온도가 매트리스 온도보다 높거나 낮을 때, 히터는 각각 턴-온 또는 턴-오프되며, 그 결과, 누비 이불의 열방산율이 주변 온도의 변화에 영향을 받을 때 조차 매트리스는 사용자의 선택 온도에 따라서 세트한 값으로 항상 유지될 수 있다. 압력 제어 회로는 매트리스의 공기실 내부의 공기 압력을 검출하는 압력 검출 소자로 이루어진다. 검출된 압력 표시 신호는 압력값을 생성하기 위하여 증폭되고, 아날로그-디지탈 변환하기 쉽게 된다. 상기 압력값이 프리세트 압력값보다 높거나 낮을 때, 공기 펌프가 사용자가 선택한 최상의 부드러움으로 매트리스를 항상 유지하기 위하여 매트리스를 각각 완화 또는 팽창하게끔 가동된다.

Description

물침대용 온도 및 압력 제어 수단

제1도는 공기실(air chamber)을 구비한 물침대의 단면도.

제2도는 본 고안의 온도 제어 회로의 블록도.

제3도는 본 고안의 온도 검출 요소의 장치를 도시한 도면.

제4도는 본 고안의 온도 검출 요소의 다른 장치를 도시한 도면.

제5도는 본 고안의 온도 제어 회로도.

제6도는 본 고안의 압력 제어 회로의 블록도.

제7도는 본 고안의 압력 제어 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 물침대 12 : 공기실

13 : 물저장실 20 : 비교회로

21,32 : 마이크로 프로세서 22,23,25,33 : 지시기

24,34 : 조정회로 26,35 : 계전기

27 : 히터 201,202 : 온도 검출 소자

211,321 : 정류회로 212,322 : 전압 안정화 회로

213 : 타이밍 펄스 발생기 214,324 : 리세트 회로

2 : 누비 이불 11 : 매트리스 표면

31 : 아날로그-디지탈 변환회로 30 : 증폭회로

301 : 압력 검출 소자 36 : 펌프

371 : 압력 완화 전자기 밸브 372 : 스위치

323 : 시간 시퀀스 회로

본 고안은 물침대용 온도 및 압력 제어 수단에 관한 것으로, 특히 사람에게 적합한 온도 및 압력으로 물침대를 적절하게 유지하기 위한 제어 회로에 관한 것이다.

기술이 진보함에 따라서 사람들의 생활수준도 끊임없이 개선되어 왔다. 다양한 종류의 제품들을 사용함에 있어서 편안함과 편리함은 중요한 요건이 되어왔다. 물침대는 예컨대, 스프링 매트리스(mattress)를 갖는 종래의 침대를 대신하여 도입된 바 있고, 소비자들에 의해 선호된다. 물침대는 부드럽고 편안하다는 장점이 있는 반면에, 예컨대, 매트리스에 많은 양의 물이 저장되도록 요구되기 때문에 물 매트리스를 가열 또는 냉각하는데 장시간이 요구되는 단점이 있다. 상기 단점을 제거하기 위해 개발된 복수의 내부 공기실로 이루어진 물침대가 있다. 제1도는 복수의 공기실을 구비한 개선된 물침대를 도시한다. 물침대(1)는 복수의 번갈아 배열된 팽창식의 공기실(12)과 물저장실(13)로 내부에 분할되어 있고, 그래서 완전한 물매트리스(1)는 특히 주위 온도가 높을 때 사람에게 가장 적합한 온도 및 부드러움을 제공하도록 용이하게 제어될 수 있다. 반면에, 주위 온도가 낮을 때, 물매트리스는 가열되도록 요구한다. 물침대용의 일반적인 가열 수단은 임의의 제한된 온도 범위내에서만 작동하고, 주위 온도에 대응하여 적절하게 조정될 수 없다. 또한, 누비 이불(quilt)로 부터 대기로의 열방산율은 변화될 수 있고 매트리스가 누비 이불사이의 공간의 온도 균형을 이루기 위해 요구되는 열의 양에 영향을 미칠 것이며, 따라서 사용자가 매트리스에서 편안하게 잘 수 있다. 매트리스의 내부압력에 관해서는, 그것은 상이한 사용자의 상이한 선호도를 충족시키기 위해 변화될 수 있도록 요구된다.

본 고안의 주목적은 물침대용 온도 및 압력 제어 수단을 제공하는 것이다. 온도 및 압력 제어 수단은 주변 온도와 침대 매트리스 온도가 분리해서 검출되는 온도 검출 요소에 의한 주로 온도 제어 회로도이다. 또한, 누비 이불의 열방산율, 개개의 사용자가 선호하는 온도값, 매트리스 공간의 열전도도 등과 같은 파라메터들은 검출된 값과 함께 임의의 값을 얻기 위해 계산된다. 개개의 선호되는 온도값 마이크로 프로세서에 의해 세트되고 계산될 때, 목표 온도가 산출된다. 목표 온도가 매트리스 공간 온도보다 낮거나 높을 때 히터(heater)가 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)되어 매트리스와 누비 이불사이의 공간은 사람에게 가장 적합하고 편안한 온도로 일정하게 유지된다.

본 고안의 다른 목적은 물매트리스의 내부 압력이 검출되는 압력 검출 요소에 의한 압력 제어 회로를 제공하는 것이다. 검출된 값은 마이크로 프로세서에 의해 연산될 수 있는 압력값을 생성하도록 증폭되고 아날로그-디지탈 변환하기 쉽게 된다. 검출된 압력값이 세트값보다 낮거나 높으면, 공기 펌프가 물매트리스를 팽창 또는 수축시키기 위해 가동되며, 매트리스는 사람에게 가장 적합하고 편안한 부드러움을 언제나 유지할 수 있다.

본 고안의 또다른 목적은 공기 펌프가 박동하여 매트리스를 챙창시켜 적당한 박동 마사지 효과를 제공하는 압력 제어 회로를 구비한 물침대를 제공하는 것이다. 또한, 매트리스가 프리세트(preset) 임계값을 초과하는 내부 압력을 가질 때, 압력 완화 전자기 밸브(valve)는 이상적인 상태로 물매트리스 압력을 유지하기 위해 개방하여 가동된다.

본 고안에 따른 온도 제어 회로의 블록도가 도시된 제2도를 참조하기 바란다. 온도 제어 회로는 대기 온도 및 매트리스 온도를 각각 검출하기 위한 2개의 온도 검출 요소(201,202)를 주로 포함한다. 검출된 값은 2개의 지시기(22,23)에서 디스플레이된다. 검출된 값은 비교 회로(20)에 의해 관련 파라메터와 비교되고, 그 결과 값은 결과 값에 대응하는 온도치를 계산하기 위해 마이크로 프로세서(21) 송출된다. 조정된 온도값은 조정회로(24)를 통해 세트될 수 있고 마이크로 프로세서(21)의 레지스터에 송출된다. 마이크로 프로세서(21)는 목표 온도를 얻기 위해 주변온도, 매트리스 온도 및 조정된 온도 값은 연산하고 디스플레이하기 위해 지시기(25)에 목표온도를 송출한다. 매트리스 온도가 목표 온도보다 높을 때, 마이크로 프로세서(21)는 복구하기 위해 계전기(26)를 구동시켜 히터(27)가 가열하는 것을 중지하게 한다. 매트리스 온도가 목표 온도보다 낮을 때, 계전기(26)는 적절한 온도로 유지한다. 온도 제어 회로에 의해 요구되는 사용전압은 정류회로(211)와 전압 안정화 회로(212)에 의해 공급된다. 타이밍 펄스(timing pulse) 발생기(213)는 마이크로 프로세서(21)에 작동을 위한 타이밍 펄스를 제공한다. 리세트(reset) 회로(214)는 파워-온(power-on) 시간중에 데이터 클리어(cleared) 신호를 발생하며, 모든 온도 제어 회로는 온도 제어 수단이 턴온될 때 예비 상태에 있다.

제3도를 참조하기 바란다. 본 고안의 온도 제어는 주변 온도 및 매트리스 온도를 각각 검출하는 온도 검출 소자(201,202)에 의해 효율적으로 된다. 사용자가 매트리스와 사용자가 덮는 누비 이불(2) 사이의 매트리스 표면(11)에 누워있을 때, 누비 이불(2)의 열 방산율은 누비 이불(2)의 두께 및 재료 뿐만 아니라 상기 요소(201,202)에 의해 검출되는 온도로부터 얻어지는 온도차로부터 계산될 수 있다. 그리고, 매트리스 표면(11)의 열 전도도는 매트리스를 사용자의 선택 온도(3)로 조정하기 위하여 매트리스 온도와 사용자의 선택 온도 사이의 온도차로부터 계산될 수 있다. 따라서 목표 온도는 아래의 공식으로부터 계산될 수 있다.

F(사용자의 선택 온도 - 대기 온도) × 누비 이불의 열방산율

= F(목표 온도 - 사용자의 선택 온도) × 매트리스 표면의 열전도도

그 결과 목표 온도값은 연산하기 위해 마이크로 프로세서에 송출되며, 히터(27)는 매트리스 표면(11)과 누비 이불(2) 사이의 밀폐된 공간을 항상 일정한 온도, 즉 사용자의 선택 온도(3)로 유지하도록 턴-온 또는 턴-오프하게끔 적절하게 제어될 수 있다. 주위의 온도 변화에 기인한 누비 이불(2)의 적은 열 절연 효과의 단점은 따라서 크게 개선될 수 있다.

상기 온도 제어 수단은 공기실 또는 전기 담요(4)가 없는 종래의 물침대에 또한 사용될 수 있다. 제4도를 참조하면, 전기 담요(4) 자체는 가열 기능으로 제공되기 때문에, 전기 담요(4)에 대한 적절한 목표 가열 값은 일정한 온도의 제어를 달성하기 위해 주변 온도, 담요 온도, 사용자의 선호 온도 및 담요의 열방산율로부터 얻을 수 있다.

본 고안의 회로도가 도시된 제5도를 참조하기 바란다. 온도 제어 회로내의 2개의 온도 검출 소자(센서 1, 센서 2)는 연산 증폭기(U1)의 입력에 접속된다. 센서 1,2로부터 검출된 값을 표시하는 신호는 연산 증폭기(U1)에 의해 비교되고, 이후 마이크로 프로세서(U2)에 송출된다. 조정 회로는 사용자의 신호 온도값과 누비 이불의 열방산율을 프리세팅(prestting)하기 위해 다른 연산 증폭기(U3)에 접속하는 SVR1, SVR2로 구성된다. 이 값들은 그 값들이 연산되는 마이크로 프로세서(U2)로 공급된다. 물침대의 설계에 요구되는 목표 온도는 아래의 공식으로부터 계산될 수 있다.

F(SVR - 센서1) × SVR2 = F(목표 온도 - SVR1) × (센서2 - SVR1)상수

목표 온도가 매트리스 온도보다 높거나 낮을 때, 마이크로 프로세서(U2)는 가열 또는 가열 중지와 같이 히터(HT1)를 제어하기 위하여 접속 또는 비접속하도록 계전기(RELAY)를 구동할 것이다.

본 고안의 압력 제어 회로의 블록도 및 회로도가 각각 도시된 제6도 및 제7도를 참조하기 바란다. 압력 제어 회로는 매트리스의 내부 압력을 검출하기 위한 압력 검출 소자(301)를 주로 포함한다. 압력 검출 소자는 시트에 장착된 금속 다이어프램(dirphragm)에 부착된 복수의 스트레인 게이지 저항기(strain gage resistors)를 포함한다. 금속 다이어프램의 중앙부는 검출 및 측정되는 압력을 받는다. 금속 다이어프램의 중앙부가 압력을 받을 때, 스트레인 게이지는 가변 저항을 갖는다. 스트레인 게이지의 상기 저항 변화는 상기 회로에 의해 보다 작은 전류 변화로 변환되고, 그것은 아날로그-디지탈 변환 회로(31)를 위하여 증폭 회로(30)에 의해 적절하게 증폭되어 전압 신호를 디지털 데이터가 지시기(33)에서 디스플레이되는 압력값을 생성하도록 연신되는 마이크로 프로세서(32)에서 수용가능한 디지털 데이터로 변환한다. 조정 회로(34)는 매트리스가 적절한 부드러움을 갖추도록 매트리스의 내부 압력을 프리세트하기 위해 사용된다. 프리세트 값은 마이크로 프로세서(32)에 의해 검출된 압력값과 비교된다. 검출된 압력값이 프리세트 압력값보다 클 때, 신호는 압력 완화 전자기 밸브(371)가 매트리스 내부에 공기를 복수하게 되는 계전기(35)를 구동하기 위해 출력된다. 반대로, 검출된 압력값이 프리세트 압력값보다 작을 때, 계전기(35)는 펌프(36)가 매트리스를 팽창시키게 하기 위해 구동된다. 이 방법에 의해, 매트리스는 적절한 압력으로 항상 유지될 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서(32)는 펌프(36)가 박동하여 매트리스에 압력을 가하게 하기 위해 스위치(372)를 통해 가동될 수도 있다. 모든 압력 제어 회로에 의해 요구되는 사용 전압은 정류 회로(321)와 전압 안정화 회로(322)에 의해 공급된다. 시간 시퀀스(sequence) 회로(323)는 마이크로 프로세서(21)에 동작 시간 시퀀스 펄스를 제공하고 리세트 회로(324)는 턴-온되어 있는 시간중에 마이크로 프로세서(21)의 데이터를 클리어한다.

제7도를 참조하기 바란다. 압력 검출 소자(압력 센서)는 마이크로 프로세서의 내부 압력을 검출한다. 검출 압력을 나타내는 작은 전류는 U1에 의해 증폭된다. U2는 상기 전류의 아날로그 전압을 디지털 데이터로 변환한다. 변환된 디지털 데이터는 마이크로 프로세서(U3)에 공급된다. SVR3 및 SVR4는 매트리스의 부드러움 및 딱딱함의 프리세트를 조정한다. SVR3은 0-0.3kg/㎠의 양호한 조정 범위를 갖고, SVR4는 0.2-0.5kg/㎠의 양호한 조정 범위를 갖는다.

프리세트값이 검출된 마이크로 프로세서 압력값보다 낮거나 높을 때, 마이크로 프로세서(U3)는 계전기(RELAY)를 접속하게끔 구동시키며, 펌프(M)가 매트리스를 팽창시키도록 가동되거나 압력 완화 전자기 밸브는 매트리스내의 압력을 복구시키도록 가동된다.

상기 장치들을 구비한 본 고안의 회로의 온도 및 압력 검출 수단은 사용자가 가장 선호하는 온도와 부드러움으로 매트리스를 유지할 수 있다. 또한, 온도 및 압력 제어 회로는 내부 공기실 또는 자동 가열 장치를 갖는 전기 담요가 없는 물침대에 사용될 수도 있다.

Claims (4)

1. 복수의 공기실 및 물저장실을 구비한 매트리스를 갖는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단에 있어서, 주변 온도와 매트리스 온도를 각각 검출하기 위해 비교기의 입력에 병렬 접속된 2개의 온도 검출 소자를 포함하는데, 상기 비교기는 상기 검출된 주변 온도와 상기 검출된 매트리스 온도를 비교하고 그 결과 값을 마이크로 프로세서에 출력하여 마이크로 프로세서를 연산시키며, 상기 마이크로 프로세서의 상기 연산 결과는 디스플레이 하기 위해 지시기에 송출되는 온도 검출 회로와; 비교기의 입력에 병렬 접속된 2개의 가변 저항기를 포함하는데, 상기 가변 저항기중 하나는 특정 사용자에 의해 선택된 프리세트 온도값을 조정하기 위해 사용되는 반면에 상기 가변 저항기중 다른 하나는 특정 사용자의 상기 선택된 온도값과 주변 온도 사이의 온도차 뿐만 아니라 누비 이불의 두께 및 재료를 계산하므로써 얻어진 누비 이불의 열방산율을 조정하기 위해 사용되며, 상기 조정된 값은 상기 마이크로 프로세서의 레지스터에 송출되는 온도 조정 회로와; 상기 온도 검출 회로와 상기 온도 조정 회로로부터 상기 온도들의 상기 비교의 상기 결과값들을 연산하기 위해 펄스 시간 시퀀스 신호를 수신하여 목표 온도를 생성하는 마이크로 프로세서를 포함하는데, 상기 매트리스 온도가 상기 목표 온도 보다 높을 때 턴-오프 신호가 출력되어 계전기가 접속되지 않게 하고 그것에 의해 히터가 가열하는 것을 중지하게 하며, 상기 매트리스 온도가 상기 목표 온도보다 낮을 때 턴-온 신호가 출력되어 상기 계전기가 접속되게 하고 그것에 의해 상기 히터가 가열하게 하는 온도 연산 및 제어 회로와; 상기 매트리스의 내부 압력을 검출하기 위해 연산 증폭기의 입력에 접속된 압력 검출 소자를 포함하는데, 상기 증폭기는 상기 매트리스의 상기 검출된 내부 압력 표시 신호를 적절하게 증폭시키고, 상기 압력 신호를 연산하기 위해 마이크로 프로세서에 송출되는 디지털 데이터로 변환하기 위해 상기 증폭된 신호를 아날로그-디지탈 변환기에 공급하며, 그 결과값은 압력 지시기상에 디스플레이되는 압력 검출 회로와; 비교기의 입력에 병렬 접속되는 2개의 가변 저항기를 포함하는데, 상기 가변 저항기는 프리세트 값을 조정하고 상기 조정된 값을 상기 마이크로 프로세서의 레지스터에 송출하며, 그 결과, 상기 조정된 값에 따라 부드러움 및 딱딱함이 각각 세트될 수 있는 압력 조정 회로와; 상기 아날로그-디지탈 변환기와 압력값을 생성하는 상기 압력 조정 회로로부터의 값을 비교 및 계산하기 위해 펄스 시간 시퀀스 신호를 수신하는 마이크로 프로세서를 포함하는데, 상기 압력값이 상기 조정된 값보다 높을 때 턴-오프 신호가 출력되어 출력 회로가 압력 완화 전자기 밸브를 제어하게 하여 상기 매트리스로부터 압력을 완화하며, 상기 압력 값이 상기 조정된 값보다 낮을 때 턴-온 신호가 출력되어 상기 출력 회로가 상기 매트리스를 팽창시키도록 펌프를 가동시키는 압력 연산 및 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단.
2. 제1항에 있어서, 상기 압력 연산 및 제어 회로에 의해 가동되는 상기 펌프는 박동하여 팽창시키는 펌프이고 그에 따라 마사지 효과를 제공하기 위해 상기 물침대 내의 공기실 및 물저장실에 적당한 박동을 생성할 수 있으며, 상기 압력 연산 및 제어 회로는 상기 매트리스가 상기 박동 팽창 및 마사지 상태에 있을 때 상기 압력값을 잘 제어할 수 있고, 상기 압력값이 상기 조정된 압력값보다 높아질 때 매트리스 압력을 완화하도록 상기 압력 완화 전자기 밸브를 가동할 수 있는 것을 특징으로 하는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단.
3. 제1항에 있어서, 온도 제어를 위한 상기 회로가 내부에 공기실이 없는 종래의 물침대에 사용되고 상기 주변 온도, 상기 매트리스 온도, 매트리스 표면 열전도도, 상기 누비 이불의 열방산율 및 상기 사용자의 선택 온도를 계산하므로써 매트리스 온도 제어를 달성하는 것을 특징으로 하는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단.
4. 제1항에 있어서, 온도 제어를 위한 상기 회로가 담요에 사용되고 상기 주변 온도, 담요 온도, 상기 사용자의 선택 온도 및 전기 담요의 열방산율로부터 상기 담요에 대한 적절한 가열값을 계산하므로써 매트리스 온도 제어를 달성하는 것을 특징으로 하는 물침대용 온도 및 압력 제어 수단.