KR100944001B1 - 인덕션 가열 원리가 이용된 침대 - Google Patents

인덕션 가열 원리가 이용된 침대 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 침대로 사용하기 위해 1인 이상이 누울 수 있는 정도의 평면적을 갖는 하부프레임과; 전기에 의해 열을 발생시키는 것으로서 상기 하부프레임의 상면에 넓적한 형태로 고정 설치되며, 온도조절 및 스위치의 온오프를 위한 콘트롤러가 구비된 발열수단과; 상기 발열수단으로 부터 발생되는 전자파를 차단하기 위해 상기 발열수단의 상면에 고정 설치되는 알루미늄과 같은 재질에 의한 전자파차단판과; 상기 전자파차단판의 상면에 배설되는 것으로서 상기 발열수단으로 부터 열전달을 받아 가열되는 대리석, 황토 또는 맥반석과 같은 재질에 의한 상판과; 상기 발열수단과 전자파차단판과 상판의 고정된 위치를 유지할 수 있도록 하는 측부프레임으로 이루어진 일반적인 침대에 있어서;
상기 발열수단은
상기 하부프레임의 상면에 배치되는 것으로 교류 전류가 인가되면 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장을 발생시키는 인덕션코일과, 상기 인덕션코일의 상측에 위치한 측부프레임의 내부에 고정 배치되는 것으로 상기 인덕션코일의 교류자기장에 의해 전자기유도 현상이 일어나면서 와전류가 생성되어 소용돌이 전류에 의해 줄열을 발생시키는 철 성분이 함유된 자성체인 인덕션자성판으로 구성된 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리가 이용된 침대가 제공된다.
인덕션 렌지(induction range), 자성체, 알루미늄, 스테인레스, 세라믹, 침대, 온열매트, 와류전류

Description

인덕션 가열 원리가 이용된 침대{bed using induction heating apparatus}
본 발명은 인덕션 가열 원리를 이용한 침대에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 조리용으로 사용되어 왔던 인덕션 렌지의 가열방식을 침대에 적용한 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리를 이용한 침대에 관한 것이다.
인덕션히터(induction heater)는 고주파 교류전류가 통과할 수 있는 전자석으로 구성되어 있으며, 전자기유도현상에 의해 금속 내부에 생긴 와전류가 줄(joule)열을 발생시키는 것으로서 자기(磁氣)를 열(熱)로 바꾸는 것이다.
인덕션히터는 도체에 코일이 감긴 전자석으로 구성되어 있으며, 코일에 교류전류를 통과시키면 코일에는 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장이 형성된다. 이 때 도체에 교류자력이 가해지게 되며 도체에는 전자기유도 현상에 의해 와전류(eddy current)가 생기고 소용돌이 전류로 인해 생성되는 줄열에 의해 조리용기 등의 자성체를 띈 물체가 가열된다.
인덕션히터는 순간적으로 강한 열을 내는 특성을 가졌으며, 과거에는 주로 공업분야에서 활용되었으나 최근에는 생활가전에도 활용되고 있다.
특히 인덕션렌지가 근래 각광을 받고 있는데, 이는 조리시간 및 에너지소비가 적게 소모되고 직화를 이용하지 않기 때문에 안전하며 불필요한 열손실이 없으며, 조리공간의 환기문제도 필요 없다는 많은 장점을 가진다.
그러나 인덕션렌지의 사용을 위해서는 조리용기의 바닥면에는 반드시 철(Fe)성분을 포함하는 자성체(magnetic material)가 포함되어 있어야 한다는 제한이 있다. 그래서 인덕션 히터의 사용범위에 적지 않은 제약이 있게 된다.
본 발명은 인덕션 가열 원리를 생활과 밀접하게 관련이 있는 가구, 특히 침대에 적용하는 것을 내용으로 한다.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 주된 목적은 인덕션 가열 원리를 적용한 침대를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 구체적인 목적은 맥반석, 황토, 대리석 등 기능성 소재를 사용한 침대를 제공하는 것에 있으며, 또한 인체에 유해한 전자파를 차단할 수 있는 구성의 인덕션 가열 원리를 적용한 침대를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 침대로 사용하기 위해 1인 이상이 누울 수 있는 정도의 평면적을 갖는 하부프레임과; 전기에 의해 열을 발생시키는 것으로서 상기 하부프레임의 상면에 넓적한 형태로 고정 설치되며, 온도조절 및 스위치의 온오프를 위한 콘트롤러가 구비된 발열수단과; 상기 발열수단으로 부터 발생되는 전자파를 차단하기 위해 상기 발열수단의 상면에 고정 설치되는 알루미늄과 같은 재질에 의한 전자파차단판과; 상기 전자파차단판의 상면에 배설되는 것으로서 상기 발열수단으로 부터 열전달을 받아 가열되는 대리석, 황토 또는 맥반석과 같은 재질에 의한 상판과; 상기 발열수단과 전자파차단판과 상판의 고정된 위치를 유지할 수 있도록 하는 측부프레임으로 이루어진 일반적인 침대에 있어서;
상기 발열수단은
상기 하부프레임의 상면에 배치되는 것으로 교류 전류가 인가되면 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장을 발생시키는 인덕션코일과, 상기 인덕션코일의 상측에 위치한 측부프레임의 내부에 고정 배치되는 것으로 상기 인덕션코일의 교류자기장에 의해 전자기유도 현상이 일어나면서 와전류가 생성되어 소용돌이 전류에 의해 줄열을 발생시키는 철 성분이 함유된 자성체인 인덕션자성판으로 구성된 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리가 이용된 침대가 제공된다.
상기 상판은 대리석, 황토, 맥반석, 목재 등이 선택적으로 또는 혼합되어 사용되며, 상기 전자파차단판은 알루미늄 재질일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 발열수단의 인덕션코일과 인덕션자성판 사이에 인정 간격의 틈새를 갖도록 내열성 지지체가 설치되어, 상기 발열수단의 인덕션자성판에서 발생된 열이 인덕션코일 방향으로 쉽게 전달되지 않도록 한 차열수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리가 이용된 침대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발열수단의 인덕션코일과 인덕션자성판 사이에 인정 간격의 틈새를 갖도록 하는 단열재와 냉각수가 순환되는 냉각배관이 설치되어, 상기 발열수단의 인덕션자성판에서 발생된 열이 인덕션코일 방향으로 쉽게 전달되지 않도록 함과 아울러 상기 발열수단의 인덕션자성판에서 발생된 열을 회수하여 냉각하는 차열수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리가 이용된 침대가 제공된다.
본 발명에 의하면, 인덕션가열 원리가 이용된 침대가 제공된다. 따라서 열효율이 높으며, 대리석과 같은 두꺼운 소재로 된 상판을 빠른 시간 내에 가열할 수 있으며, 신체에 유해한 전자파 또는 전기적 영향을 받지 않는 온열 침대가 제공된다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 침대의 단면구조이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 침대의 단면구조이다. 도 3 내지 4는 본 발명의 실시예를 도시하기 위한 침대의 평면도이다.
하부프레임(2)은 1인 이상이 누울 수 있는, 즉 침대로 사용할 수 있는 정도의 평면적을 갖는다. 하부프레임(2)은 바닥면으로부터 일정 높이로 설치될 수 있으며, 이를 위해 다리를 구비할 수 있다. 하부프레임의 재질은 목재가 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 하부프레임(2)은 평면적이 다양하게 제공될 수 있음은 당연하다.
발열수단(40)은 하부프레임(2)의 상면에 넓적한 형태로 고정 설치된다.
상기 발열수단(40)은 인덕션 가열 원리가 이용된 것으로, 그 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이
상기 하부프레임(2)의 상면에 배치되며 교류 전류가 인가되면 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장을 발생시키는 인덕션코일(41)과,
상기 인덕션코일(41)의 상측에 배치되는 것으로 상기 인덕션코일(41)의 교류자기장에 의해 전자기유도 현상이 일어나면서 와전류(eddy current)가 생성되어 소용돌이 전류에 의해 줄(joule)열을 발생시키는 철(Fe) 성분이 함유된 자성체(磁性體)인 인덕션자성판(42)으로 구성된다.
상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)은 온도조절 및 스위치의 온오프를 위한 콘트롤러(6)에 연결된다.
상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)은 침대의 크기나 모양에 따라 하부프레임(2)의 상면에 다양한 형태로 배치되며, 이때에 발생수단(40)의 자성체(42) 역시 상기 하부프레임(2)의 상면에 설치되는 인덕션코일(41)의 배치에 따라 그 형상 및 크기가 다양한 형태로 제작되어 상기 인덕션코일(41)의 상면에 위치한 측부프레임(14)의 내부에 고정 배치된다.
일반적인 인덕션렌지에 있어서, 가열부의 상면에는 세라믹판이 사용되는 것이 보통이지만 본 발명에 의하면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 자기장을 통과시킬 수 있으며 위로부터 전달되는 하중을 지탱하고 형태를 유지할 수 있는 재질이면 되기 때문이다.
상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42)은 통상 철(Fe)성분을 포함함으로써 자성체가 되는 판재 형태를 가지며, 상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)의 상면에 배설된다.
상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42)은 내열성, 고온내식성 등이 우수한 철판이나 알루미늄 도금강판을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스테인레스가 사용될 수 있는데, SUS430, SUS410S, ASTM TP 409 등을 사용할 수 있다. 즉, 스테인레스중 강자성(强磁性)인 페라이트스테인리스강이 인덕션자성판(42)으로 사용될 수 있다.
상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42) 두께는 0.5 ~ 5 mm의 범위 내에서 구체적인 설계에 따라 선택될 수 있다. 다만 그 두께가 위의 수치에 한정되는 것은 아니다.
상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42) 상면에 배설되는 전자파차단판(10)은 두께 0.1 ~ 10 mm 정도의 알루미늄(Al)판이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 때에 따라서는 전자파 차단 기능을 가지는 페인트를 도포함으로써도 동일 기능을 발휘할 수 있을 것이다. 기타 현재 알려진 전자파 차단효과가 입증된 각종의 수단들이 대체적으로 또는 부가적으로 채용될 수 있다. 전자파차단과 아울러 자기장을 차단할 수 있는 공지의 자기장차단수단이 더 개입될 수 있다.
상기 상판(12)은 전자파차단판(10)의 상면에 배설되어 인덕션자성판(42)으로부터 열전달을 받게 된다. 상판(12)은 일체로 또는 몇개의 넓은 단위판이 합쳐짐으로써 조립된 구성일 수 있다. 상판(12)은 두께가 30 ~ 100mm 정도가 될 수 있으며, 황토, 맥반석, 대리석, 목재 등이 선택적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 가능하면 신체에 유익한 소재를 사용하는 것이 좋으며 열함유량이 높아 온돌과 같은 기능을 할 수 있다면 더욱 바람직할 것이다. 상판(12)의 두께는 상황에 따라 다양하게 선택될 수 있을 것이다.
상기 측부프레임(14)은 목재 또는 합성수지로 제작될 수 있으며, 발열수단(40)의 인덕션코일(41) 및 인덕션자성판(42)과 전자파차단판(10)과 상판(12)이 고정된 위치를 유지할 수 있도록 한다. 측부프레임(14)은 위치고정수단으로서 다양한 형태 및 모양으로 할 수 있다.
상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42)과 전자파차단판(10)과 상판(12)은 각기 이종(異種) 재질로 구성된다. 따라서 각 층간에는 층간의 직접적인 접촉에 의한 높이 불균형 또는 마찰 등을 감쇄시키기 위하여 필름 또는 시트 형태의 보호재(미도시됨)가 부가될 수 있다. 보호재로는 내열성 직물 또는 합성수지가 사용될 수 있다.
상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 연결되는 콘트롤러(6)는 가정용 AC 220V 에 의해 작동될 수 있으며, 온도감지센서(16)로부터 신호를 받아 온오프 동작을 자동적으로 할 수 있다. 온도감지센서(16)는 도시된 바와 같이 상판(12)의 한곳 이상에 설치됨이 바람직하다. 또 다른 온도감지센서가 과열방지를 위해 발열수단(40)의 인덕션코일(41) 또는 인덕션자성판(42) 등에 설치될 수 있음은 물론이다. 사용자는 콘트롤러(6)를 통해 자신이 요망하는 정도의 상판(12)의 온도를 유지시킬 수 있을 것이다. 이와 같은 내용은 각종의 전열기구에서 일반적으로 사용되는 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42) 사이에는, 상기 인덕션자성판(42)에서 발생된 열이 발열수단(40)의 인덕션코일(41) 방향으로 쉽게 전달되지 않도록 하기 위한 차열(遮熱)수단이 더 설치된다.
상기 차열수단은 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42) 사이에 세라믹 재질 등에 의한 내열성 지지체(18)가 설치됨으로써 상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42)은 일정 간격의 틈새(t)를 갖도록 함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42) 사이에 단열재(20)에 의한 차열수단과 더불어 냉각배관(22)을 설치할 수 있다. 단열재(20)는 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42) 사이에 일정 두께의 틈새를 만들기 위한 지지수단을 겸한다. 냉각배관(22) 내부에는 냉각수가 순환되도록 할 수 있다. 또한 이 냉각배관(22) 내의 냉각수는 난방 또는 가열이 필요한 다른 장소 내지 물품으로 공급될 수도 있다.
본 실시예에 의하면 발열수단(40)과 하부프레임(2) 사이에는 단열판(24)이 더 개입될 수 있으며, 상기 단열판(24)은 내화성 스치로폼 또는 시중에 보급되는 단열보드가 될 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 침대의 평면도이다.
이는 발열수단(40)의 배치상태를 설명하기 위한 것이다. 침대가 2인용인 경우 도 3과 같이 좌우로 각각 독립적으로 가열이 가능하게끔 발열수단(40)이 분리 설치될 수 있다. 이에 의하면 사용 상태의 다양화는 물론 전기에너지를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 물론 이러한 작동은 하나의 콘트롤러에 의해 이루어질 수 있어야 바람직할 것이다.
또한 도 4와 같이 발열수단(40)은 침대의 전체 평면적에 대해 부분적으로 여러 곳에 분포되게끔 설치될 수 있다.
이외 침대의 통상의 구성요소로서 침대머리판이 선택적으로 부가될 수 있다. 또한, 상판에 신체에 유익한 여러 소재(예를 들면 자석, 토르말린 또는 옥돌) 등이 군데군데 박힌 형태로 부가될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 인덕션 가열 원리가 이용된 침대의 단면구조이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 인덕션 가열 원리가 이용된 침대의 단면구조이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 실시예를 도시하기 위한 인덕션 가열 원리가 이용된 침대의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 하부프레임 6 : 콘트롤러
40 : 발열수단
41 : 인덕션코일 42 : 인덕션자성판
10 : 전자파차단판 12 : 상판
14 : 측부프레임 16 : 온도감지센서
18 : 지지체 20 : 단열재
22 : 냉각배관 24 : 단열판

Claims (3)

  1. 침대로 사용하기 위해 1인 이상이 누울 수 있는 정도의 평면적을 갖는 하부프레임(2)과, 전기에 의해 열을 발생시키는 것으로서 상기 하부프레임(2)의 상면에 넓적한 형태로 고정 설치되며 온도조절 및 스위치의 온오프를 위한 콘트롤러(6)가 구비된 발열수단(40)과, 상기 발열수단(40)으로 부터 발생되는 전자파를 차단하기 위해 상기 발열수단(40)의 상면에 고정 설치되는 알루미늄과 같은 재질에 의한 전자파차단판(10)과, 상기 전자파차단판(10)의 상면에 배설되는 것으로서 상기 발열수단(40)으로 부터 열전달을 받아 가열되는 대리석 황토 맥반석 중 어느 하나의 재질에 의한 상판(12)과, 상기 발열수단(40)과 전자파차단판(10)과 상판(12)의 고정된 위치를 유지할 수 있도록 하는 측부프레임(14)로 이루어지며,
    상기 발열수단(40)은
    상기 하부프레임(2)의 상면에 배치되는 것으로 교류 전류가 인가되면 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장을 발생시키는 인덕션코일(41)과,
    상기 인덕션코일(41)의 상측에 위치한 측부프레임(14)의 내부에 고정 배치되는 것으로 상기 인덕션코일(41)의 교류자기장에 의해 전자기유도 현상이 일어나면서 와전류(eddy current)가 생성되어 소용돌이 전류에 의해 줄(joule)열을 발생시키는 철(Fe) 성분이 함유된 자성체(磁性體)인 인덕션자성판(42)으로 이루어진 침대에 있어서;
    상기 발열수단(40)의 인덕션코일(41)과 인덕션자성판(42) 사이에 인정 간격의 틈새(t)를 갖도록 하는 단열재(20)와 냉각수가 순환되는 냉각배관(22)이 설치되어, 상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42)에서 발생된 열이 인덕션코일(41) 방향으로 쉽게 전달되지 않도록 함과 아울러 상기 발열수단(40)의 인덕션자성판(42)에서 발생된 열을 회수하여 냉각하는 차열(遮熱)수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인덕션 가열 원리가 이용된 침대.
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