KR100412418B1 - 침대용 물순환 매트리스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침대를 사용하는 사용자에게 경제적으로 부담이 되는 에너지를 요하는 난방장치가 없이도 온돌 위에서 직접 수면을 취하는 것과 동일하게 따뜻한 잠자리를 제공하여 침대 및 온돌의 장점을 모두 살릴 수 있고, 화재 및 전자기파의 발생 위험이 없는 침대용 물순환 매트리스에 관한 것이다.

본 발명의 침대용 물순환 매트리스는 침대(1)위에 배치되는 것으로서 내부에서 물이 순환되는 순환튜브(11)가 전체적으로 균일하게 배치되어 있고 상기 순환튜브(11)내의 물온도를 측정하기 위한 상부온도센서(17)가 설치되어 있는 상부매트리스(10)와, 침대(1)하부에 배치되는 것으로서 온돌바닥(2)의 온도에 의하여 가온 또는 냉각되는 물이 담겨져 있으며 서로 연통되어 있는 하나 이상의 팩(21)이 설치되어 있으며 상기 팩(21)내의 물의 온도를 측정하기 위한 하부온도센서(27)가 설치되어 있는 하부매트리스(20)와, 상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)와 하부매트리스(20)의 팩(21)을 연결하는 연결호스(30)와, 상기 연결호스(30) 상에 설치되어 상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내의 물과 하부매트리스(20)의 팩(21)내의 물을 순환시키는 순환펌프(40)를 포함한다.

Description

침대용 물순환 매트리스{BED MATTRESS FOR WATER TO BE CIRCULATED WATER}

본 발명은 침대용 물순환 매트리스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침대를 사용하는 사용자에게 경제적으로 부담이 되는 에너지를 요하는 난방장치가 없이도 온돌 위에서 직접 수면을 취하는 것과 동일하게 따뜻한 잠자리를 제공하여 침대 및 온돌의 장점을 모두 살릴 수 있고, 화재 및 전자기파의 발생 위험이 없는 침대용 물순환 매트리스에 관한 것이다.

일반적으로 온돌은 동절기 한국의 고유의 난방장치로서 채난원리(採暖原理)인 열의 전도를 이용하여 난방을 하는 것으로서, 방바닥 밑에 깔린 온수파이프에 온수를 순환시켜, 방바닥의 온도를 높게 하여, 방안을 따뜻하게 하고 특히 온돌바닥에 이부자리를 깔았을 때 요와 이불에 따뜻한 온기를 갖게 하기 때문에 옛날부터 대부분의 주택에 온돌이 사용되고 있다.

이와 같은 온돌을 이용한 난방법은 방바닥 및 실내공간을 따뜻하게 할 뿐 아니라 열효율이 좋고 연료의 소비가 적으며, 설치구조가 간단하고 고장이 거의 없어 온돌 구조물에 거의 손질을 요하지 않는다.

그러나, 최근 서양의 침대문화가 확산되면서 대부분의 가정에서 침대를 사용하고 있는데 이와 같이 침대를 이용하는 경우에 온돌을 이용한 난방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

침대는 온돌바닥과 침대 위에 깔린 이부자리 사이를 차단시키기 때문에 이부자리로의 열전달은 직접적인 열전도에 행해지는 것이 아니라 대류 또는 열복사에 의해 전달되므로 온돌바닥에 직접 이부자리를 까는 경우에 비하여 이부자리가 따뜻하지 않는다. 따라서 침대위에서 수면을 취하는 사람에게 따뜻한 온기를 제공하지 못한다. 즉 서양문화의 침대의 장점을 살릴 수 있지만 동양문화의 온돌의 장점은 살릴 수 없다.

또한 온돌바닥에 직접 이부자리를 까는 경우와 동일한 효과를 얻고자 하는 경우에는 실내공간의 온도를 더욱 높여야 하고 그를 위해서는 더 많은 연료(기름, 또는 도시가스 등등)가 소비되어야 하는 문제점이 있다.

그리고 침대의 이부자리를 따뜻하게 하기 위하여 전기장판을 깔거나, 실내공간의 온도를 높이기 위하여 각종 전열기구를 사용하는 경우에는 추가적인 전력의 공급이 필요하며, 더욱이 상기 난방장치는 화재발생의 위험과 전자기파의 발생에의해 사용자의 인체에 해를 끼치는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 온돌 바닥의 열을 그대로 침대 위의 이부자리로 전달하여 침대의 이부자리를 온돌바닥에 깐 경우와 동일하게 따뜻하게 하여 서양문화의 침대와 동양문화의 온돌의 장점을 모두 살릴 수 있도록 하고, 경제적으로 부담이 되는 에너지의 소비가 없으며, 화재발생 및 전자기파의 발생으로 인해 신체에 악영향을 미칠 염려가 없는 침대용 물순환 매트리스를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 침대용 물순환 매트리스는 침대위에 배치되는 것으로서 내부에서 물이 순환되는 순환튜브가 전체적으로 균일하게 배치되어 있고 상기 순환튜브내의 물온도를 측정하기 위한 상부온도센서가 설치되어 있는 상부매트리스와, 침대하부에 배치되는 것으로서 온돌바닥의 온도에 의하여 가온 또는 냉각되는 물이 담겨져 있으며 서로 연통되어 있는 하나 이상의 팩이 설치되어 있으며 상기 팩내의 물의 온도를 측정하기 위한 하부온도센서가 설치되어 있는 하부매트리스와, 상기 상부매트리스의 순환튜브와 하부매트리스의 팩을 연결하는 연결호스와, 상기 연결호스 상에 설치되어 상기 상부매트리스의 순환튜브내의 물과 하부매트리스의 팩내의 물을 순환시키는 순환펌프를 포함한다.

도 1은 본 발명의 물순환 매트리스의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 상부매트리스의 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 하부매트리스의 부분 단면도,

도 4는 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 연결호스의 사시도,

도 5는 본 발명의 물순환 매트리스의 물순환상태를 나타내기 위한 물순환 계통도,

도 6은 본 발명의 물순환 매트리스가 침대에 설치된 상태를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명의 물순환 매트리스의 물순환을 제어하기 위한 장치의 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 침대 2 : 온돌바닥

10 : 상부매트리스 11 : 순환튜브

12 : 단열재 13 : 튜브 격리재

14 : 열전도체 15 : 하부카바

16 : 상부카바 17 : 상부온도센서

20 : 하부매트리스 21 : 팩

22 : 열전도체 23 : 팩 격리재

24 : 단열재 25 : 하부카바

26 : 상부카바 27 : 하부온도센서

30 : 연결호스 31 : 물호스

32 : 보온재 33 : 비닐외피

40 : 순환펌프 50 : 제어장치

51 : 타이머 60 : 컨트롤박스

이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 물순환 매트리스의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 상부매트리스의 부분 단면도이며, 도 3은 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 하부매트리스의 부분 단면도이고, 도 4는 본 발명의 물순환 매트리스의 한 구성요소인 연결호스의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 물순환 매트리스의 물순환상태를 나타내기 위한 물순환 계통도이고, 도 6은 본 발명의 물순환 매트리스가 침대에 설치된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명인 물순환 매트리스의 물순환을 제어하기 위한 장치의 블록도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 침대용 물순환 매트리스는 침대(1)위에 배치되는 것으로서 내부에서 물이 순환되는 순환튜브(11)가 전체적으로 균일하게 배치되어 있고 상기 순환튜브(11)내의 물온도를 측정하기 위한 상부온도센서(17)가 설치되어 있는 상부매트리스(10)와, 침대(1)하부에 배치되는 것으로서 온돌바닥(2)의 온도에 의하여 가온 또는 냉각되는 물이 담겨져 있으며 서로 연통되어 있는 하나 이상의 팩(21)이 설치되어 있으며 상기 팩(21)내의 물의 온도를 측정하기 위한 하부온도센서(27)가 설치되어 있는 하부매트리스(20)와, 상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)와 하부매트리스(20)의 팩(21)을 연결하는 연결호스(30)와, 상기 연결호스(30) 상에 설치되어 상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내의 물과 하부매트리스(20)의 팩(21)내의 물을 순환시키는 순환펌프(40)를 포함한다.

상기 상부매트리스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 하부에 배치되는 단열재(12), 상기 단열재(12)의 상부면에 전체적으로 균일하게 배치되는순환튜브(11), 상기 순환튜브(11)사이에 배치되어 순환튜브(11)를 고정하는 튜브격리재(13), 상기 순환튜브(11) 및 튜브격리재(13)의 상부면에 배치되는 열전도체(14)를 포함하고, 상기 단열재(12)의 하부에는 하부카바(15)가 배치되고 상기 열전도체(14)의 상부에는 상부카바(16)가 배치되어 하나의 구성요소를 형성한다.

상기 열전도체(14)는 순환튜브(11)의 열을 매트리스 전체면으로 확산하여 상부의 이부자리로 전달하기 위한 것으로서, 열전도율이 양호한 동으로 된 그물망(mesh)을 사용하는 것이 열전도율측면, 경제적인 측면, 사용상의 편리성 측면에서 바람직하다.

그리고 상기 단열재(12)는 순환튜브(11)의 열이 하부의 침대(1)쪽으로 전달되는 것을 차단하여 열손실을 최대한 방지하기 위한 것이다.

상기 하부매트리스(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부에 배치되는 열전도체(22), 상기 열전도체(22)의 상부에 배치되는 하나 이상의 팩(pack)(21), 상기 팩(21)사이에 배치되어 팩(21)을 고정하는 팩 격리재(23), 상기 팩(21) 및 팩 격리재(23)의 상부에 배치되는 단열재(24)를 포함하며, 상기 열전도체(22)의 하부에는 하부카바(25)가 배치되고 상기 단열재(24)의 상부에는 상부카바(26)가 배치되어 하나의 구성요소를 형성한다.

상기 다수의 팩(21)의 물저장용량은 상부매트리스(10)의 순환튜브(11) 및 연결호스(30)내부의 물용량보다 크게 하는 것이 바람직하다.

상기 열전도체(22)는 보다 넓은 면적의 온돌바닥(2)의 열을 팩(21)으로 전달하기 위한 것으로서, 열전도율이 양호한 동으로 된 그물망(mesh)을 사용하는 것이 열전도율측면, 경제적인 측면, 사용상의 편리성 측면에서 바람직하다.

그리고 상기 단열재(24)는 팩(21)의 열이 상부의 침대(1)쪽으로 전달되는 것을 차단하여 열손실을 최대한 방지하기 위한 것이다.

상기 상부매트리스(10)와 하부매트리스(20)를 연결하는 연결호스(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 두 개의 물통로(31)가 형성되어 있고 통로(31)외부에 보온재(32)가 형성되어 있으며 외부면에는 비닐외피(33)가 형성되어 있는 것을 사용하는 것이 물순환중에 열손실을 방지할 수 있고 배관 구조가 간단하게 되므로 바람직하다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이 물순환을 제어하기 위한 상기 상부매트리스(10)의 상부온도센서(17)는 순환튜브(11)의 출수측에 설치하고, 하부매트리스(20)의 하부온도센서(27)는 출수측 팩(21)에 설치하는 것이 물온도를 정확하게 제어할 수 있으므로 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 침대용 물순환 매트리스는 다음과 같이 작용한다.

겨울철에 하부매트리스(20)는 온돌바닥(2)으로부터 열을 받기 때문에 내부의 팩(21)에 저장된 물이 가열된다. 팩(21)의 물이 가열되면 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)의 물의 온도와 소정온도(예:5℃)이상 차이가 나게 된다. 이 때 제어장치(50)는 상부온도센서(17)와 하부온도센서(27)로부터 신호를 받아 온도차이가 소정이상 나는 것을 감지하여 순환펌프(40)를 가동시킨다.

순환펌프(40)가 작동되면 하부매트리스(20)의 팩(21)의 물이 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)로 들어가고 순환튜브(11)의 물은 하부의 팩(21)을 들어가서 상부매트리스(10)가 따뜻하게 된다.

순환펌프(40)는 상기와 같이 순환튜브(11)의 물과 팩(21)의 물이 서로 교체되는데 소요되는 소정의 시간(예: 2분)만큼 작동되는데, 이 소정시간은 미리 실험에 의하여 계산하여 그 시간을 타이머(51)에 미리 설정하여 두어 이 설정된 소정시간동안만 작동하도록 할 수 있다.

또는 제어장치(50)가 상부온도센서(17)와 하부온도센서(27)로부터의 신호에 의하여 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내의 물온도가 하부매트리스(20)의 팩(21)내의 물온도와 같거나 높을 때 순환펌프(40)의 작동을 중단시키도록 할 수 있다.

이 상태에서는 상부매트리스(10)는 전체적으로 따뜻한 상태가 되고 하부매트리스(20)는 상대적으로 차가운 상태가 된다. 이 상태에서 하부매트리스(20)의 팩(21)내의 물은 다시 서서히 가열되고 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내의 물은 서서히 냉각된다.

상기와 같은 작용을 반복하면서 상부매트리스(10)를 온돌효과를 발휘하여 침대(1)위의 이부자리는 온돌바닥(2)에 직접 깐 것과 동일한 온돌효과를 발휘한다.

한편, 무더운 여름철에는 난방을 하지 않기 때문에 오히려 침대(1)하부의 바닥이 차갑고 침대(1)의 상부가 상대적으로 더운데, 이 경우에는 하부매트리스(20)의 팩(21)내부의 물이 차갑게 되므로 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내부의 물보다 소정온도이상 낮을 때 전술한 바와 같은 방법으로 순환펌프(40)를 소정시간 작동하도록 한다.

따라서 본 발명의 물순환 매트리스는 여름철에 침대위를 시원하게 해주는 기능을 선택적으로 할 수도 있다.

전술한 순환펌프(40), 제어장치(50) 및 타이머(51)는 하나의 컨트롤박스(60)에 내장시키는 것이 순환펌프(40)의 소음을 차단할 수 있고 외관을 미려하게 하며 구조가 간단하게 되므로 바람직하다.

본 발명의 물순환 매트리스는 순환펌프(40)가 계속적으로 작동하는 것이 아니고 주기적으로 짧은 시간동안만 작동하므로 전기에너지는 그다지 많이 소비하지 않으므로 경제적으로도 큰 부담이 되지 않는다.

이와 같은 본 발명은 냉, 난방 효과 이외에도 상부매트리스(10) 및 하부매트리스(20)를 순환하는 물에 황토를 함유시켜 침대위에서 수면을 취하는 사용자에게 항토에 의한 건강증진효과를 줄 수도 있다.

황토는 카탈라아제, 디페놀 옥시다아제, 사카라제, 프로테아제 등의 효소가 포함되어 있어서, 인체의 독을 제거해주는 제독제 또는 해독제로서 사용이 되고, 또한 황토에서 파장되는 원적외선에 의해 세포의 생리작용을 활발히 하고, 열에너지를 발생시켜 유해 물질을 방출하는 광전효과가 있어서 수면을 취하는 사용자에게 보다 나은 수면공간을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 침대용 물순환 매트리스는 버려지는 침대 밑의 온돌 바닥의 열을 이용하여 침대위의 이부자리를 온돌바닥에 직접 깐 경우와 동일하게 따뜻하게 하여 서양문화의 침대와 동양문화의 온돌의 장점을 모두 살려 쾌적한 수면공간을 제공하고, 부담이 되는 에너지의 소비가 없으며, 사용자의 신체에 유익한 영향을 주는 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 구체예 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 침대(1)위에 배치되는 것으로서 내부에서 물이 순환되는 순환튜브(11)가 전체적으로 균일하게 배치되어 있고 상기 순환튜브(11)내의 물온도를 측정하기 위한 상부온도센서(17)가 설치되어 있는 상부매트리스(10)와,

   침대(1)하부에 배치되는 것으로서 온돌바닥(2)의 온도에 의하여 가온 또는 냉각되는 물이 담겨져 있으며 서로 연통되어 있는 하나 이상의 팩(21)이 설치되어 있으며 상기 팩(21)내의 물의 온도를 측정하기 위한 하부온도센서(27)가 설치되어 있는 하부매트리스(20)와,

   상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)와 하부매트리스(20)의 팩(21)을 연결하는 연결호스(30)와,

   상기 연결호스(30) 상에 설치되어 상기 상부매트리스(10)의 순환튜브(11)내의 물과 하부매트리스(20)의 팩(21)내의 물을 순환시키는 순환펌프(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대용 물순환 매트리스.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부매트리스(10)는 하부에 배치되는 단열재(12), 상기 단열재(12)의 상부면에 전체적으로 균일하게 배치되는 순환튜브(11), 상기 순환튜브(11)사이에 배치되어 순환튜브(11)를 고정하는 튜브격리재(13), 그리고 상기 순환튜브(11) 및 튜브격리재(13)의 상부면에 배치되는 열전도체(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대용 물순환 매트리스.
3. 제1항에 있어서, 상기 하부매트리스(20)는 하부에 배치되는 열전도체(22), 상기 열전도체(22)의 상부에 배치되는 하나 이상의 팩(21), 상기 팩(21)사이에 배치되어 팩(21)을 고정하는 팩 격리재(23), 상기 팩(21) 및 팩 격리재(23)의 상부에 배치되는 단열재(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대용 물순환 매트리스.
4. 제1항 에서 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상부매트리스(10) 및 하부매트리스(20)를 순환하는 물에 황토가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 침대용 물순환 매트리스.