KR100884704B1 - 냉온방석에 사용되는 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방석 내에 냉기 또는 온기를 장시간 유지시키도록 하는 냉온방석에 사용하기 적합하도록 하는 냉온방석에 사용되는 열교환기에 관한 발명이다.
본 발명은 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 혹서기에는 냉기를 저장하는 방석으로 또한 혹한기에는 열기를 저장하는 방석으로 기능하는 냉온방석에 냉기 또는 열기를 적절히 공급하는 구조를 가지는 열교환기의 구조를 제공할 수 있으며, 특히 열교환기는 냉기만을 공급하던가 열기만을 공급하는 전용장치일 수도 있지만 이들을 겸하는 장치도 제공하는 유용하고 효과적인 발명이다.
열교환기, 냉열교환기, 온열교환기, 냉온방석용 열교환기
Description
본 발명은 방석 내에 냉기 또는 온기를 장시간 유지시키도록 하는 냉온방석에 사용하기 적합하도록 하는 냉온방석에 사용되는 열교환기에 관한 발명이다.
방석이란 거실로서 방이나 마루 등을 주로 이용하는 우리의 좌식문화에서 앉는 사람에게 편안하고 안락함을 주고자 사용되는 깔개로서, 통상적으로는 천으로 된 외피 내에 쿳션이 있는 스폰지나 솜을 넣어 이루어지는 것이 흔히 사용되는데, 이는 페브릭의 보온성에 기인하여 겨울철에도 차가움을 느끼지 않도록 함과 아울러 쿳션에 의한 안락함을 얻고자 하는 것이며, 여름철에는 통기성을 높여 시원하게 사용할 수 있도록 왕골, 대 및 수지로 되는 것을 사용하기도 한다.
그러나 상기한 통상적인 방석은 그 소재 특성이나 외형적 구조에 의하여 따뜻함 또는 시원함을 얻을 수 있어서 대기온도 이상의 따뜻함이나 대기온도 이하의 시원함을 얻을 수도 없으며, 따라서 이러한 방석으로는 우리나라와 같이 4계절이 뚜렷하고 특히 혹서기 및 혹한기에는 사용하는 사람에게 안락감을 허여할 수 없다는 단점이 있어 왔다.
이러한 단점을 개선하고자 하는 시도가 다양하게 이루어지고 있는데, 예컨대 공고번호 실 1991-0002302(1991년 04월 11일 공고)호로 제안된 '히트파이프를 이용한 냉각방석 '발명과, 공개번호 10-2004-0066499(2004년 07월 27일 공개)호로 제안된 '전열 히이터선과 냉매물질이 설치된 방석의 제조방법'발명이 있는데, 이하에 이들을 간단히 소개하여 본 발명의 이해를 돕도록 한다.
방석이란 거실로서 방이나 마루 등을 주로 이용하는 우리의 좌식문화에서 앉는 사람에게 편안하고 안락함을 주고자 사용되는 깔개로서, 통상적으로는 천으로 된 외피 내에 쿳션이 있는 스폰지나 솜을 넣어 이루어지는 것이 흔히 사용되는데, 이는 페브릭의 보온성에 기인하여 겨울철에도 차가움을 느끼지 않도록 함과 아울러 쿳션에 의한 안락함을 얻고자 하는 것이며, 여름철에는 통기성을 높여 시원하게 사용할 수 있도록 왕골, 대 및 수지로 되는 것을 사용하기도 한다.
그러나 상기한 통상적인 방석은 그 소재 특성이나 외형적 구조에 의하여 따뜻함 또는 시원함을 얻을 수 있어서 대기온도 이상의 따뜻함이나 대기온도 이하의 시원함을 얻을 수도 없으며, 따라서 이러한 방석으로는 우리나라와 같이 4계절이 뚜렷하고 특히 혹서기 및 혹한기에는 사용하는 사람에게 안락감을 허여할 수 없다는 단점이 있어 왔다.
이러한 단점을 개선하고자 하는 시도가 다양하게 이루어지고 있는데, 예컨대 공고번호 실 1991-0002302(1991년 04월 11일 공고)호로 제안된 '히트파이프를 이용한 냉각방석 '발명과, 공개번호 10-2004-0066499(2004년 07월 27일 공개)호로 제안된 '전열 히이터선과 냉매물질이 설치된 방석의 제조방법'발명이 있는데, 이하에 이들을 간단히 소개하여 본 발명의 이해를 돕도록 한다.
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공고번호 실 1991-0002302호의 '히트파이프를 이용한 냉각방석' 발명은 도 6에 그 구성상태로 도시하고 도 7에 그 작동상태로 도시한 바와 같이, 소정의 간격을 두고 격자상으로 통풍공(45)이 천설된 쿠숀심재(42) 일측으로 사각통체인 공기공급관(46)을 접착부설하되 공기공급관(46)의 통풍채널(47)과 냉각채널(48) 사이의 벽체로서 통풍채널가이드(50)에 공기유입구(51)를 설치하여 통풍관(53)과 연락되게 하고 그 사이에 적당량의 냉매(55c)가 충진된 히트파이프(55)의 응축부(55b)를 용접하여 상기 냉각채널(48) 내부에 노출되게 하되 이들 통풍관(53) 및 히트파이프(55)를 쿠숀심재(42) 내부의 공간부(43) 및 연통부(44)에 각기 내설하여 상기 통풍관(53)의 소공(54)과 쿠숀심재(42)의 통풍공(45)을 일치시켜 공기 공급관(46)에 장착된 소형송풍팬(56)에 의해 통풍채널(47) 및 냉각채널(48)로 유입된 공기는 쿠숀심재(42)를 통풍시켜 쿠숀심재(42)의 잠열을 외부로 발산함과 동시에 히트파이프(55)의 응축부(55b)를 냉각하여 온도차에 의한 냉매(55c)의 이동에 따라 증발부(55)에서 인체의 열을 흡수하여 냉각채널(48) 후방의 보호망(49)을 통해 배출함으로써 청량감을 느낄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 종래의 발명은 솜이나 스폰지를 쿳션으로 하는 방석을 개량하여 하절기에 사용시 장시간 앉아 있게 되면 통풍이 잘 안되고 스폰지 방석의 축열에 의해 땀이 차게 되어 불쾌감을 느끼는 것을 개선하여 쿠션심재에 히트파이프를 설치하여 인체에서 발산하는 열은 히트파이프의 일단을 냉각시킴으로써 히트파이프의 열전달을 촉진시켜 증발시키고 동시에 송풍팬에서 토출되는 바람을 쿠숀심재에 통풍시켜 쿠숀의 축열을 방출토록 하여 시원한 청량감을 느낄 수 있도록 한 것으로 냉각기능 베개 또는 냉각기능 침대 등에 적용시켜 그 작용효과를 배가시킬 수 있으며 간단한 구조에 의해 경박한 냉각방석을 제공할 수 있다는 장점을 가진다.
그러나 종래의 발명은 방석 내에 딱딱한 통풍공(45)이 천설된 쿠숀심재(42)를 사용하여 두께도 두꺼우면서 쿳션에도 영향이 있으며, 접착부설되는 공기공급관(46)에 의해 방석이 고정설치물로 되어 가볍고도 어느 장소에서도 쉽게 사용되어야할 방석으로는 어울리지 않으며, 특히 냉각 기능만을 가지고 있어서 겨울철에는 무용지물이 된다는 문제가 있다.
이에 냉온기를 오랫동안 유지할 수 있는 냉온방석을 발명하였는데, 본 발명은 특히 이러한 방석에 냉온열교환을 적절히 할 수 있는 전용장치에 관한 것으로 이를 설명하기 위하여 공고번호 94-003733(공고일자 1994년04월28일)호인 "냉매를 사용한 가열냉각방법 및 장치" 발명에 대하여 간략히 소개한다.
종래 열교환기는 '압축기(61)로 냉매를 압축한 뒤 응축기(63), 팽창밸브(65), 증발기(67) 그리고 다시 압축기(61) 순으로 냉매를 순환시켜, 응축기(63)에서 발생한 온열로는 제1유체를 가열하고, 증발기(67)에서 발생한 냉열로는 제2유체를 냉각시키는 가열 냉각방법에 있어서, 온열이 부족하여 제1유체의 온도가 저하될 경우에는 냉매의 유입통로를 증발기에서 제2열교환기(74)로 바꾸어 제2열교환기(74)내에서 냉매를 가열한 뒤 가열된 냉매를 압축기(61)로 유도하여 순환시키고, 냉열이 부족하여 제2유체의 온도가 상승할 경우에는 냉매의 유입통로를 응축기(63)에서 제1열교환기(71)로 바꾸어 제1열교환기(71)내에서 냉매를 냉각시킨 뒤 냉각된 냉매를 증발기(67)로 유도하여 순환시키는 것'으로, 냉열 및 온열을 동시에 이용할 수 있어서 냉온열의 교환이 가능하지만, 장치가 복잡하며 본 발명에서와 같은 냉온방석에 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
상기한 종래의 발명은 솜이나 스폰지를 쿳션으로 하는 방석을 개량하여 하절기에 사용시 장시간 앉아 있게 되면 통풍이 잘 안되고 스폰지 방석의 축열에 의해 땀이 차게 되어 불쾌감을 느끼는 것을 개선하여 쿠션심재에 히트파이프를 설치하여 인체에서 발산하는 열은 히트파이프의 일단을 냉각시킴으로써 히트파이프의 열전달을 촉진시켜 증발시키고 동시에 송풍팬에서 토출되는 바람을 쿠숀심재에 통풍시켜 쿠숀의 축열을 방출토록 하여 시원한 청량감을 느낄 수 있도록 한 것으로 냉각기능 베개 또는 냉각기능 침대 등에 적용시켜 그 작용효과를 배가시킬 수 있으며 간단한 구조에 의해 경박한 냉각방석을 제공할 수 있다는 장점을 가진다.
그러나 종래의 발명은 방석 내에 딱딱한 통풍공(45)이 천설된 쿠숀심재(42)를 사용하여 두께도 두꺼우면서 쿳션에도 영향이 있으며, 접착부설되는 공기공급관(46)에 의해 방석이 고정설치물로 되어 가볍고도 어느 장소에서도 쉽게 사용되어야할 방석으로는 어울리지 않으며, 특히 냉각 기능만을 가지고 있어서 겨울철에는 무용지물이 된다는 문제가 있다.
이에 냉온기를 오랫동안 유지할 수 있는 냉온방석을 발명하였는데, 본 발명은 특히 이러한 방석에 냉온열교환을 적절히 할 수 있는 전용장치에 관한 것으로 이를 설명하기 위하여 공고번호 94-003733(공고일자 1994년04월28일)호인 "냉매를 사용한 가열냉각방법 및 장치" 발명에 대하여 간략히 소개한다.
종래 열교환기는 '압축기(61)로 냉매를 압축한 뒤 응축기(63), 팽창밸브(65), 증발기(67) 그리고 다시 압축기(61) 순으로 냉매를 순환시켜, 응축기(63)에서 발생한 온열로는 제1유체를 가열하고, 증발기(67)에서 발생한 냉열로는 제2유체를 냉각시키는 가열 냉각방법에 있어서, 온열이 부족하여 제1유체의 온도가 저하될 경우에는 냉매의 유입통로를 증발기에서 제2열교환기(74)로 바꾸어 제2열교환기(74)내에서 냉매를 가열한 뒤 가열된 냉매를 압축기(61)로 유도하여 순환시키고, 냉열이 부족하여 제2유체의 온도가 상승할 경우에는 냉매의 유입통로를 응축기(63)에서 제1열교환기(71)로 바꾸어 제1열교환기(71)내에서 냉매를 냉각시킨 뒤 냉각된 냉매를 증발기(67)로 유도하여 순환시키는 것'으로, 냉열 및 온열을 동시에 이용할 수 있어서 냉온열의 교환이 가능하지만, 장치가 복잡하며 본 발명에서와 같은 냉온방석에 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
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본 발명은 상술한 문제점에 착안하여 이러한 문제점들을 충분히 개선하여 제공하고자 개발된 것으로, 본 발명의 과제는 냉온열을 일정시간 저장하여 서서히 공급함으로써 사용자에게 시원함 또는 따뜻함을 줄 수 있는 방석에 냉기 또는 열기를 적절히 공급하는 구조를 가지는 열교환기의 구조를 제공함에 있으며, 특히 열교환기는 냉기만을 공급하던가 열기만을 공급하는 전용장치일 수도 있지만 이들을 겸하는 장치도 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 목적 달성을 위하여, 본 발명은 통상적인 방석의 내부에 열저장물질을 내장하고 열교환기에서 발생되는 냉기 또는 열기를 적절히 유도하여 열저장물질에 전달되게 하는 구조를 가지는 방석에 사용되는 것으로, 열교환기는 통상적인 히터 또는 에어컨의 구조를 가지면서, 상기한 방석이 적의 수납되어 열전달이 손쉽고도 효율 좋게 이루어지는 구조로 이루어진다.
본 발명의 목적 달성을 위하여, 본 발명은 통상적인 방석의 내부에 열저장물질을 내장하고 열교환기에서 발생되는 냉기 또는 열기를 적절히 유도하여 열저장물질에 전달되게 하는 구조를 가지는 방석에 사용되는 것으로, 열교환기는 통상적인 히터 또는 에어컨의 구조를 가지면서, 상기한 방석이 적의 수납되어 열전달이 손쉽고도 효율 좋게 이루어지는 구조로 이루어진다.
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이하에 도면을 참고하여 본 발명의 구체적 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 냉온방석(1)의 구성상태도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
본 발명에 사용될 수 있는 냉온방석(1)은, 외피(11) 내에 쿳션(12)소재를 내장하여 이루어지는 방석(1)에 있어서, 상기 쿳션(12)의 내부에 잠열소재를 내장/밀봉한 잠열부(13)를 설치하고, 상기 외피(11)의 일측에 외부에서 상기 쿳션(12)에 내장된 상기 잠열부(13) 중앙으로 삽입될 수 있는 삽입부(15)를 형성하여 이루어지는 것을 사용함이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 구성인 열교환기(2)의 상태도이고, 도 4는 상기 열교환기(2)의 일 요부인 다수의 랙(22) 중 하나를 발췌하여 도시한 발췌상태도이고, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.
본 발명은, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 평편한 전달바(23)가 부착된 것을 특징으로 하면 바람직하다.
본 발명의 다른 구성은, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)을 이루는 2장의 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 전원을 공급받도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성은, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치와, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되고, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 부착된 평편한 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 전원을 공급받도록 되고, 상기 박스(21)에 부착된 절환스위치(25)에 의해 상기 냉각장치 또는 히팅장치 중 어느 하나를 동작시키도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 냉온방석(1)의 구성상태도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
본 발명에 사용될 수 있는 냉온방석(1)은, 외피(11) 내에 쿳션(12)소재를 내장하여 이루어지는 방석(1)에 있어서, 상기 쿳션(12)의 내부에 잠열소재를 내장/밀봉한 잠열부(13)를 설치하고, 상기 외피(11)의 일측에 외부에서 상기 쿳션(12)에 내장된 상기 잠열부(13) 중앙으로 삽입될 수 있는 삽입부(15)를 형성하여 이루어지는 것을 사용함이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 구성인 열교환기(2)의 상태도이고, 도 4는 상기 열교환기(2)의 일 요부인 다수의 랙(22) 중 하나를 발췌하여 도시한 발췌상태도이고, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.
본 발명은, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 평편한 전달바(23)가 부착된 것을 특징으로 하면 바람직하다.
본 발명의 다른 구성은, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)을 이루는 2장의 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 전원을 공급받도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성은, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치와, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 열교환기에 있어서, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되고, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 부착된 평편한 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 전원을 공급받도록 되고, 상기 박스(21)에 부착된 절환스위치(25)에 의해 상기 냉각장치 또는 히팅장치 중 어느 하나를 동작시키도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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본 발명은 혹서기에는 냉기를 저장하는 방석으로 또한 혹한기에는 열기를 저장하는 방석으로 기능 하는 냉온방석에 냉기 또는 열기를 적절히 공급하는 구조를 가지는 열교환기의 구조를 제공할 수 있으며, 특히 열교환기는 냉기만을 공급하던가 열기만을 공급하는 전용장치일 수도 있지만 이들을 겸하는 장치도 제공하는 유용하고 효과적인 발명이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 이하에 도면을 참고로 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로, 본 발명에 가장 적합하게 사용될 수 있는 냉온방석은 외형이 통상적인 방석과 동일하여 내부에 쿳션(12)이 내장되고, 이를 외피(11)로 감싸고 있는데, 외피(11)는 겨울철에 흔히 사용되는 페브릭 소재 또는 여름용 가죽이나 내자 등이 사용될 수 있으며, 그 형태나 규격은 특별히 제한되지 않는다.
그러나 본 발명은 상기 쿳션(12)의 내부에 잠열소재를 내장/밀봉한 잠열부(13)를 설치하고, 상기 외피(11)의 일측에 외부에서 상기 쿳션(12)에 내장된 상기 잠열부(13) 중앙으로 삽입될 수 있는 삽입부(15)를 형성하여 이루어지는 것이라서, 후술하는 열교환기(2)의 랙(22) 선단부 또는 전달바(23)가 삽입부(15)를 통해 밀봉된 잠열부(13)의 중앙까지 삽입되어 밀착됨으로써 열교환이 신속하게 이루어 질 수 있는데, 잠열부(13)에는 잠열물질이 밀봉되어 있어서 오랫동안 냉기 또는 온기를 저장하면서 서서히 외부로 방출함으로써 방석(1)사용자에게 따뜻함 또는 시원함을 제공할 수 있게 된다.
이때, 사용되는 잠열물질은 예컨대, 공개번호 특2000-0010243(공개일자 2000년02월15일)호로 공개된 특허에서와 같이 액상잠열 물질(Phase Change Material)을 사용함이 바람직하며, 냉동, 냉방의 경우 적용하는 잠열물질로는 -10℃∼20℃의 범위에서 n-도데칸(-9.6℃), n-트리데칸(-6.2℃), n-카프로산(-1.5℃), 물(0℃), n-테트라데칸(5.5℃), n-카프릴산(16.3℃)등이 사용될 수 있으며, 테트라데칸과 물이 특히 양호하며, 난방용으로는 50∼60℃의 범위에서 상변화를 일으키는 파라핀왁스(Paraffin Wax) 등이 양호하게 사용될 수 있으며, 이들을 소정의 비율로 섞어서 사용하면 냉온방에 함께 사용할 수도 있다.
또한, 잠열물질은 그냥 사용하면 응고시에 큰 결정으로 엉겨서 열전달에 시간이 소용됨으로, 그 외부에 피막을 하여 캡슐화함으로써 작은 결정으로 응고할 수 있도록 함이 바람직한데, 이러한 물질로는 내부 물질이 손실되거나 피막이 손상되지 않으며, 화학적 및 온도에 따른 열화특성이 적은 물질인 우레아(Urea), 멜라민(Melamine), 가교결합된 나일론(Cross-linked Nylon)과 젤라틴(Gelatin)을 사용하고, 캡슐화 방법으로는 계면중합법, ln-situ 중합법 및 코아세르베이션(Coarcervation) 방법을 사용하여 입경 100㎛ 이하로 마이크로캡슐화하여 사용함이 바람직하며, 냉방 및 난방에 함께 사용하기 위하여 2가지 이상의 물질을 섞어서 사용하는 경우에는 각 물질이 혼합되지 않도록 캡슐화함이 바람직하다.
도면의 부호 14는 전도부로서 방석(1)의 열전도율을 높이기 위해 사용될 수 있으며, 15'는 삽입부(15)를 밀봉하는 패스너이다.
다음으로, 도 3 내지 도 5를 참고로, 본 발명의 주요 구성인 냉온방석용 열교환기(2)는 냉열교환기, 온열교환기 및 냉온열교환기로 기능할 수 있으며, 이하에 그 각각에 대하여 설명한다.
냉온방석용 열교환기(2)로서 냉열교환기는 기능상으로는 에어컨이나 냉장고와 유사한 기능을 가지는데, 즉, 냉매를 압축하는 컴프레서(도시 생략)와 압축된 냉매를 팽창시키면서 흡열을 하는 방열부(24) 및 이 방열부(24)를 식혀주는 냉각팬(도시 생략)으로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 것이고, 전방에 냉각시킬 방석(1)을 수납/취출하기 쉽도록 도어(211)가 설치되어 입방체인 박스(1)를 열적으로 밀폐되게 이루어진다.
그리고 상기 박스(21) 내에는 ㄷ자상 랙(22)이 다수 설치되어 있는데, 상기 랙(22)은 방석(1)의 삽입부(15)를 통해 장열부(13) 중앙으로 삽입되어 냉기를 공급하는 것으로 그 외곽이 냉매파이프(231)로 형성되어 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르도록 되어 있어서 방석(1)의 잠열부(13)를 냉각시키게 된다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 상하로 다수 설치되는 각 랙(22)마다 각각의 방석(1)이 하나씩 삽입되어 열 교환이 이루어지지만 대용량의 큰 규격에서는 랙(22)을 2열 이상으로 하거나 횡으로 설치할 수도 있으며, 또한 냉매파이프(231)를 각 랙(22)의 외곽을 따라서 배치하도록 하였지만, 랙(22) 전체를 중공(中空)형으로 하여 그 내로 냉각된 냉매가 흐르도록 할 수도 있다.
상기한 구성과 더불어, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 평편한 전달바(23)가 부착되면 바람직한데, 냉매파이프(231)가 윤관부분에만 형성되면 열 전도율이 떨어질 수 있어서 그 효율을 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 구성인 온열교환기는 히터와 같은 기능을 가지는 것으로, 박스(21) 내에 전원을 공급하는 트랜스포머를 냉장시켜서 정류 및 전압을 적절히 조절하고, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)을 이루는 2장의 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 조정된 전원을 공급받도록 이루어지는 것이라서, 통전이 되어 전열선(232)에서 발생된 열이 랙(22)에 삽입된 방석(1)의 잠열부(13)에 적절하고도 신속히 공급되게 된다. 또한, 전열선(232)을 2장의 전달바(23, 23) 사이에 내장되도록 함으로서 전열선(232)에서의 누전이나 감전을 방지할 수 있는 구조를 제시하였지만, 시즈히터와 같은 피복된 전열선(232)을 사용하는 경우 전달바(232)를 생략하고 노출시킬 수도 있으며, 이는 본 발명의 설계변경에 불과한 사항이라서 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않음은 명백하다.
또한, 기재 또는 도시하지는 않았지만, 히팅장치에 보편적으로 사용되는 정온유지장치로서의 온도센서(thermocouple 등) 및 단속장치(bimetal) 등이 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성인 냉온 겸용 열교환기는, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치와, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 함께 설치한 것이고, 흡열기능을 하는 냉매파이프(231)및 발열기능을 하는 전열선(232)은 상술한 내용과 동일함으로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 박스(21) 내에는 흡열 및 발열 장치가 모두 내장됨으로 이를 선택적으로 동작시키는 절환스위치(25)가 필요로 되며, 발열장치(히팅장치)의 작동시 냉매파이프(231) 내에 수납된 냉매가 가열되어 물성에 영향을 미칠 수 있으므로 발열장치의 최초 가동시에는 냉매파이프(231) 내의 냉매를 컴프레서측으로 밀어넣어 밀봉하는 기능을 추가로 할 수 있도록 하면 내구성을 보다 향상시킬 수 있어서 유용하다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로, 본 발명에 가장 적합하게 사용될 수 있는 냉온방석은 외형이 통상적인 방석과 동일하여 내부에 쿳션(12)이 내장되고, 이를 외피(11)로 감싸고 있는데, 외피(11)는 겨울철에 흔히 사용되는 페브릭 소재 또는 여름용 가죽이나 내자 등이 사용될 수 있으며, 그 형태나 규격은 특별히 제한되지 않는다.
그러나 본 발명은 상기 쿳션(12)의 내부에 잠열소재를 내장/밀봉한 잠열부(13)를 설치하고, 상기 외피(11)의 일측에 외부에서 상기 쿳션(12)에 내장된 상기 잠열부(13) 중앙으로 삽입될 수 있는 삽입부(15)를 형성하여 이루어지는 것이라서, 후술하는 열교환기(2)의 랙(22) 선단부 또는 전달바(23)가 삽입부(15)를 통해 밀봉된 잠열부(13)의 중앙까지 삽입되어 밀착됨으로써 열교환이 신속하게 이루어 질 수 있는데, 잠열부(13)에는 잠열물질이 밀봉되어 있어서 오랫동안 냉기 또는 온기를 저장하면서 서서히 외부로 방출함으로써 방석(1)사용자에게 따뜻함 또는 시원함을 제공할 수 있게 된다.
이때, 사용되는 잠열물질은 예컨대, 공개번호 특2000-0010243(공개일자 2000년02월15일)호로 공개된 특허에서와 같이 액상잠열 물질(Phase Change Material)을 사용함이 바람직하며, 냉동, 냉방의 경우 적용하는 잠열물질로는 -10℃∼20℃의 범위에서 n-도데칸(-9.6℃), n-트리데칸(-6.2℃), n-카프로산(-1.5℃), 물(0℃), n-테트라데칸(5.5℃), n-카프릴산(16.3℃)등이 사용될 수 있으며, 테트라데칸과 물이 특히 양호하며, 난방용으로는 50∼60℃의 범위에서 상변화를 일으키는 파라핀왁스(Paraffin Wax) 등이 양호하게 사용될 수 있으며, 이들을 소정의 비율로 섞어서 사용하면 냉온방에 함께 사용할 수도 있다.
또한, 잠열물질은 그냥 사용하면 응고시에 큰 결정으로 엉겨서 열전달에 시간이 소용됨으로, 그 외부에 피막을 하여 캡슐화함으로써 작은 결정으로 응고할 수 있도록 함이 바람직한데, 이러한 물질로는 내부 물질이 손실되거나 피막이 손상되지 않으며, 화학적 및 온도에 따른 열화특성이 적은 물질인 우레아(Urea), 멜라민(Melamine), 가교결합된 나일론(Cross-linked Nylon)과 젤라틴(Gelatin)을 사용하고, 캡슐화 방법으로는 계면중합법, ln-situ 중합법 및 코아세르베이션(Coarcervation) 방법을 사용하여 입경 100㎛ 이하로 마이크로캡슐화하여 사용함이 바람직하며, 냉방 및 난방에 함께 사용하기 위하여 2가지 이상의 물질을 섞어서 사용하는 경우에는 각 물질이 혼합되지 않도록 캡슐화함이 바람직하다.
도면의 부호 14는 전도부로서 방석(1)의 열전도율을 높이기 위해 사용될 수 있으며, 15'는 삽입부(15)를 밀봉하는 패스너이다.
다음으로, 도 3 내지 도 5를 참고로, 본 발명의 주요 구성인 냉온방석용 열교환기(2)는 냉열교환기, 온열교환기 및 냉온열교환기로 기능할 수 있으며, 이하에 그 각각에 대하여 설명한다.
냉온방석용 열교환기(2)로서 냉열교환기는 기능상으로는 에어컨이나 냉장고와 유사한 기능을 가지는데, 즉, 냉매를 압축하는 컴프레서(도시 생략)와 압축된 냉매를 팽창시키면서 흡열을 하는 방열부(24) 및 이 방열부(24)를 식혀주는 냉각팬(도시 생략)으로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 적절히 설치한 것이고, 전방에 냉각시킬 방석(1)을 수납/취출하기 쉽도록 도어(211)가 설치되어 입방체인 박스(1)를 열적으로 밀폐되게 이루어진다.
그리고 상기 박스(21) 내에는 ㄷ자상 랙(22)이 다수 설치되어 있는데, 상기 랙(22)은 방석(1)의 삽입부(15)를 통해 장열부(13) 중앙으로 삽입되어 냉기를 공급하는 것으로 그 외곽이 냉매파이프(231)로 형성되어 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르도록 되어 있어서 방석(1)의 잠열부(13)를 냉각시키게 된다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 상하로 다수 설치되는 각 랙(22)마다 각각의 방석(1)이 하나씩 삽입되어 열 교환이 이루어지지만 대용량의 큰 규격에서는 랙(22)을 2열 이상으로 하거나 횡으로 설치할 수도 있으며, 또한 냉매파이프(231)를 각 랙(22)의 외곽을 따라서 배치하도록 하였지만, 랙(22) 전체를 중공(中空)형으로 하여 그 내로 냉각된 냉매가 흐르도록 할 수도 있다.
상기한 구성과 더불어, 상기 굽혀진 냉매파이프(231)와 냉매파이프(231) 사이에 평편한 전달바(23)가 부착되면 바람직한데, 냉매파이프(231)가 윤관부분에만 형성되면 열 전도율이 떨어질 수 있어서 그 효율을 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 구성인 온열교환기는 히터와 같은 기능을 가지는 것으로, 박스(21) 내에 전원을 공급하는 트랜스포머를 냉장시켜서 정류 및 전압을 적절히 조절하고, 상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)을 이루는 2장의 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 조정된 전원을 공급받도록 이루어지는 것이라서, 통전이 되어 전열선(232)에서 발생된 열이 랙(22)에 삽입된 방석(1)의 잠열부(13)에 적절하고도 신속히 공급되게 된다. 또한, 전열선(232)을 2장의 전달바(23, 23) 사이에 내장되도록 함으로서 전열선(232)에서의 누전이나 감전을 방지할 수 있는 구조를 제시하였지만, 시즈히터와 같은 피복된 전열선(232)을 사용하는 경우 전달바(232)를 생략하고 노출시킬 수도 있으며, 이는 본 발명의 설계변경에 불과한 사항이라서 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않음은 명백하다.
또한, 기재 또는 도시하지는 않았지만, 히팅장치에 보편적으로 사용되는 정온유지장치로서의 온도센서(thermocouple 등) 및 단속장치(bimetal) 등이 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성인 냉온 겸용 열교환기는, 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치와, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 함께 설치한 것이고, 흡열기능을 하는 냉매파이프(231)및 발열기능을 하는 전열선(232)은 상술한 내용과 동일함으로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 박스(21) 내에는 흡열 및 발열 장치가 모두 내장됨으로 이를 선택적으로 동작시키는 절환스위치(25)가 필요로 되며, 발열장치(히팅장치)의 작동시 냉매파이프(231) 내에 수납된 냉매가 가열되어 물성에 영향을 미칠 수 있으므로 발열장치의 최초 가동시에는 냉매파이프(231) 내의 냉매를 컴프레서측으로 밀어넣어 밀봉하는 기능을 추가로 할 수 있도록 하면 내구성을 보다 향상시킬 수 있어서 유용하다.
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도 1은 본 발명에 적용되는 구성의 구성상태도이고,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고,
도 3은 본 발명의 구성상태도이고,
도 4는 도 3의 일요부 발췌상태도이고,
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이고,
도 6은 종래 발명의 일 구성상태도이고,
도 7은 종래 발명의 작동상태도이고,
도 8은 종래 다른 발명의 블록도이고,
도 9는 종래 다른 발명에 사용되는 응축기의 단면도이고,
도 10은 종래 다른 발명에 사용되는 증발기의 단면도이다.
* 도면의 주요부 부호
1. 방석
11. 외피 12. 쿳션 13. 잠열부
14. 전도부 15. 삽입부 15'. 패스너
2. 열교환기
21. 박스 211. 도어 22. 랙 23. 전달바
231. 냉매파이프 232. 전열선 24. 방열부
25. 절환스위치
42. 쿠숀심재 43. 공간부 44: 연통부 45. 통공부
46. 공기공급관 47. 통풍채널 48. 냉각채널 49. 보호망
50. 통풍채널가이드 51. 공기유입구 52. 냉각채널가이드
52a. 원형홀 52b. 사각홀 53. 통풍관 54. 소공
55. 히트파이프 55a. 증발부 55b. 응축부 55c. 냉매
56. 송풍팬 57. 냉각방석카바
61. 압축기 62. 고온절환밸브 63. 응축기 65. 팽창밸브
66. 저온절환밸브 67. 증발기 69. 개폐밸브 70. 고온통로
71. 제1열교환기 72. 개폐밸브 74. 제2열교환기
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고,
도 3은 본 발명의 구성상태도이고,
도 4는 도 3의 일요부 발췌상태도이고,
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이고,
도 6은 종래 발명의 일 구성상태도이고,
도 7은 종래 발명의 작동상태도이고,
도 8은 종래 다른 발명의 블록도이고,
도 9는 종래 다른 발명에 사용되는 응축기의 단면도이고,
도 10은 종래 다른 발명에 사용되는 증발기의 단면도이다.
* 도면의 주요부 부호
1. 방석
11. 외피 12. 쿳션 13. 잠열부
14. 전도부 15. 삽입부 15'. 패스너
2. 열교환기
21. 박스 211. 도어 22. 랙 23. 전달바
231. 냉매파이프 232. 전열선 24. 방열부
25. 절환스위치
42. 쿠숀심재 43. 공간부 44: 연통부 45. 통공부
46. 공기공급관 47. 통풍채널 48. 냉각채널 49. 보호망
50. 통풍채널가이드 51. 공기유입구 52. 냉각채널가이드
52a. 원형홀 52b. 사각홀 53. 통풍관 54. 소공
55. 히트파이프 55a. 증발부 55b. 응축부 55c. 냉매
56. 송풍팬 57. 냉각방석카바
61. 압축기 62. 고온절환밸브 63. 응축기 65. 팽창밸브
66. 저온절환밸브 67. 증발기 69. 개폐밸브 70. 고온통로
71. 제1열교환기 72. 개폐밸브 74. 제2열교환기
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- 삭제
- 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치를 박스(21) 내에 설치한 열교환기에 있어서,상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되고,상기 ㄷ자상 랙(22)의 테두리 중 안쪽 테두리를 이루는 냉매파이프(231)와 바깥쪽 테두리를 이루는 냉매파이프(231) 사이에 평편한 전달바(23)가 부착된 것을 특징으로 하는 냉온방석에 사용되는 열교환기.
- 삭제
- 컴프레서와 냉각팬 및 방열부(24)로 되는 냉각장치와, 전열선(232)에 전원을 공급하는 트랜스포머로 되는 히팅장치를 박스(21) 내에 설치한 열교환기에 있어서,상기 박스(21) 내에 다수 설치되는 ㄷ자상 랙(22)의 테두리가 상기 컴프레서에 의하여 압축되었다가 상기 방열부(24)를 거쳐 팽창하여 냉각된 냉매가 흐르는 냉매파이프(231)로 형성되고,상기 ㄷ자상 랙(22)의 테두리 중 안쪽 테두리를 이루는 냉매파이프(231)와 바깥쪽 테두리를 이루는 냉매파이프(231) 사이에 부착된 평편한 전달바(23) 내에 전열선(232)이 내장되어 상기 트랜스포머로부터 전원을 공급받도록 되고,상기 박스(21)에 부착된 절환스위치(25)에 의해 상기 냉각장치 또는 히팅장치 중 어느 하나를 동작시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉온방석에 사용되는 열교환기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070076866A KR100884704B1 (ko) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 냉온방석에 사용되는 열교환기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070076866A KR100884704B1 (ko) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 냉온방석에 사용되는 열교환기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090012752A KR20090012752A (ko) | 2009-02-04 |
| KR100884704B1 true KR100884704B1 (ko) | 2009-02-19 |
Family
ID=40683476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070076866A KR100884704B1 (ko) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 냉온방석에 사용되는 열교환기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100884704B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02217773A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-30 | Dairei:Kk | ブライン冷蔵装置 |
| JPH0462377A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Showa Alum Corp | 冷凍・冷蔵庫用蒸発器 |
| KR970059339U (ko) * | 1996-04-27 | 1997-11-10 | 선반에 히터를 채용한 냉동 리치인 쇼케이스 | |
| KR19990049518A (ko) * | 1997-12-13 | 1999-07-05 | 전주범 | 냉장고의 선반형 냉각장치 |
-
2007
- 2007-07-31 KR KR1020070076866A patent/KR100884704B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02217773A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-30 | Dairei:Kk | ブライン冷蔵装置 |
| JPH0462377A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Showa Alum Corp | 冷凍・冷蔵庫用蒸発器 |
| KR970059339U (ko) * | 1996-04-27 | 1997-11-10 | 선반에 히터를 채용한 냉동 리치인 쇼케이스 | |
| KR19990049518A (ko) * | 1997-12-13 | 1999-07-05 | 전주범 | 냉장고의 선반형 냉각장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090012752A (ko) | 2009-02-04 |
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