KR101016659B1 - 냉온수 매트장치 - Google Patents

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KR101016659B1
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Abstract

본 발명은 냉온수 매트장치(2)에 있어, 매트본체(4)에 유체가 흐르는 순환호스(8)를 지그재그형태로 내장 설치하되 매트본체(4) 상면부에는 인체 관련 온도를 감지하는 다수 온도감지센서(18)들을 장치하고, 매트본체(4)로부터 연장된 순환호스(8)의 양단이 외부 유니트(6)에 연결되며, 외부 유니트(6)는, 순환호스(8)와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체(20)와, 저수통체(20)의 유출구(20b)에 잠수설치된 수중펌프(22)와, 흡수식 냉각기(24)를 구비하며, 저수통체(20) 내에는 히팅부(26)와 교반기(28)가 설치되고 저수통체(20) 내벽에는 열전달용 핀부재(30)가 장착되며, 핀부재(30) 설치된 저수통체(20)에는 흡수식 냉각기(24)의 증발기(38)가 면접되게 구성하고, 외부 유니트(6) 내에는 히팅부(26)와 교반기(28)와 흡수식 냉각기(24) 및 매트본체(4)의 다수 온도감지센서(18)들과 전기적으로 연결되는 전기제어부(50)를 구비하는 것이다.

Description

냉온수 매트장치{COOLING AND HEATING MATTRESS TOPPER}
본 발명은 매트에 관한 것으로, 특히 냉온이나 열온 유지가 가능하며 사용자의 신체온도를 반영하여 최적의 온도를 제공할 뿐만 아니라 소음이 거의 없는 냉온수 매트장치에 관한 것이다.
온수매트는 기존의 전기장판과는 다르게 전자기파를 발생시키지 않는다. 그러므로 인체에는 전자기파가 직접적으로 전달되지 않아 무해하며 쿠션감도 좋은 관계로 사용자들이 많이 선호하는 실정이다.
그런데 기존 온수매트는 히팅 용도로만 사용되어 겨울철인 한철 제품이기에 보유 대비 활용도가 낮으며 여름철과 같은 더운 날에는 사용되질 못하는 단점이 있다. 여름철에는 일반적으로 냉가전제품(선풍기 또는 에어컨)을 사용하나, 수면시 사용할 경우 건강에 해를 끼칠 수 있으며, 전기료 발생에 대한 부담을 갖게 된다.
또, 기존의 온수매트는 물을 순환시켜주기 위한 순환펌프를 사용하는데, 이는 소음문제를 야기시켜 이용시 불편함을 초래한다.
또, 사람들은 취침 중 외부 환경에 의해 신체의 피부 표면온도가 변화되면 항상성 유지를 위한 인체조절작용이 이루어진다. 예컨대, 취침중 주위 기온이 하락하는 한냉 환경이 되면 추위를 느끼고, 이불 또는 전기장판과 온수매트 사용 등으로 열온이 지속 되는 서열 환경이 되면 더위를 느낀다. 이러한 신체에 가해지는 온도 변화 환경이 숙면을 방해한다. 그리고 기존의 온수매트는 신체의 온도(피부표면 온도) 변화를 인지하는 기능이 없기 때문에 사용자에게 쾌적한 취침온도를 제공해주질 못해서 매트의 온도를 잠결에 재조정해야 하는 번거로움이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 냉온 및 열온의 겸용이 가능하고 작동소음은 최소화될 뿐 아니라 매트에 누워 있는 사람의 상태에 적합한 온도로 제어해주는 냉온수매트 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라 본 발명은, 냉온수 매트장치에 있어서, 매트본체에 유체가 흐르는 순환호스를 지그재그형태로 내장 설치하되 매트본체 상면부에는 인체 근방온도를 감지하는 다수 온도감지센서들을 장치하고, 매트본체로부터 연장된 순환호스의 양단이 외부 유니트에 연결되며,
상기 외부 유니트는, 순환호스와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체와, 저수통체의 유출구에 잠수설치된 수중펌프와, 흡수식 냉각기를 구비하며, 저수통체 내에는 히팅부와 교반기가 설치되고 저수통체 내벽에는 열전달용 핀부재가 장착되며, 핀부재 설치된 저수통체에는 흡수식 냉각기의 증발기가 면접되게 구성하고, 외부 유니트 내에는 히팅부와 교반기와 흡수식 냉각기 및 매트본체의 다수 온도감지센서들과 전기적으로 연결되는 전기제어부를 구비함을 특징으로 한다.
본 발명에서, 온도감지센서들은 매트본체 상면부 중 사람이 눕는 부위에 배열 설치되며, 전기제어부는 온도감지센서들의 온도감지값을 이용하여 흡수식 냉각기의 냉열 작동 및 히팅부의 가열 작동을 제어함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 냉온수 매트장치에 있어서, 매트본체에 유체가 흐르는 순환호스를 지그재그형태로 내장 설치하되 매트본체 상면부에는 인체 근방온도를 감지하는 다수 온도감지센서들을 장치하고, 매트본체로부터 연장된 순환호스의 양단이 외부 유니트에 연결되며, 상기 외부 유니트는, 순환호스와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체와, 저수통체의 유출구에 잠수설치된 수중펌프와, 흡수기와 발생기와 응축기와 증발기로 된 흡수식 냉각기를 구비하며, 저수통체 내에는 히팅부와 흡수식 냉각기의 증발기가 설치되며, 외부 유니트 내에는 히팅부와 흡수식 냉각기 및 매트본체의 다수 온도감지센서들과 전기적으로 연결되며 온도감지센서들의 온도감지값을 이용하여 흡수식 냉각기의 냉동작동과 및 히팅부의 가열작동을 제어하는 전기제어부를 구비함을 특징으로 한다.
본 발명은 냉온수 매트장치가 냉온이나 열온 겸용으로 사용 가능하고 일반 소형 냉장고가 돌아갈 때 나는 작동소음조차도 없을 만큼 최소화되며, 본체매트에 누워 있는 사람의 현재 상태에 따른 적합한 온도로 제어해 주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉온수 매트장치 사시도,
도 2는 매트본체내 호스의 배열상태 및 온도감지센서 배열상태를 설명하기 위한 평면 개략도,
도 3은 본 발명의 매트본체 요부 절개 사시도,
도 4는 매트본체와 호스로 연결된 외부 유니트의 정단면도,
도 5는 외부 유니트의 평단면도,
도 6은 외부 유니트의 후단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉온수 매트장치 사시도이고, 도 2는 매트본체내 호스의 배열상태 및 온도감지센서 배열상태를 설명하기 위한 평면 개략도이며, 도 3은 본 발명의 매트본체 요부 절개 사시도이다. 그리고, 도 4 내지 도 6은 매트본체와 호스로 연결된 외부 유니트의 단면도들로서, 도 4는 정단면도, 도 5는 평단면도, 도 6은 후단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉온수 매트장치(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 매트본체(4)와 외부 유니트(6)로 구성한다. 매트본체(4)는 유체가 흐르는 순환호스(8)가 지그재그형태로 내장 설치된 것으로, 순환호스(8)는 1인용으로 설치하거나 2인용으로 구분하여 설치할 수도 있다. 2인용으로 설치할 경우에는 도 1에 도시된 예시와 같이 순환호스(8)를 통한 유체의 흐름을 개별적으로 제어될 수 있도록 두개의 순환호스와 그 순환호스 각각에 대응하는 두개의 외부 유니트(6)를 구비하는 것이 바람직하다.
도 1에서는, 순환호스(8)의 배열형태가 이해의 편의를 도모하기 위해 여러 갈래로 나눠 있는 것으로 도시하였지만 실제 구현시에는 다발 묶음으로 되도록 하는 것이 바람직함을 이해하여야 한다.
매트본체(4)는 침구류나 보류 등이 될 수 있으며, 침구류로 사용할 경우에는 침구류 매트 사이즈와 비슷하게 형성하는 것이 바람직하다.
매트본체(4)는 도 3에 도시된 바와 같이, 부직포 솜, 라텍스, 스펀지, 우레탄 재질 등의 판형몸체(10)와, 판형몸체(10)의 하부를 받침하는 단열재재질의 바닥단열부(12)와, 판형몸체(10)의 상부를 덮는 직포 또는 부직포 형태의 시트부(14)와, 매트본체(4)를 피복하는 외피부(16)로 구성할 수 있다.
순환호스(8)는 판형몸체(10)내 지그재그형태로 형성된 요입홈에 삽입 장치될 수 있으며, 매트본체(4) 상면부 순환호스(8) 사이에는 다수의 온도감지센서(18)들을 설치하되 바람직하게는 시트부(14)상이나 시트부(14)와 판형몸체(10) 사이에 부착한다.
다수의 온도감지센서(18)는 인체 근방온도를 감지할 수 있도록 매트본체(4) 상면부 중 사람이 눕는 부위에 배열 설치되며, 이렇게 설치된 다수의 온도감지센서(18)들의 센서신호선(18a)은 순환호스(8)와 함께 매트본체(4)의 바깥으로 나와서 외부 유니트(6)로 연장 연결된다.
본 발명에서 외부 유니트(6)는 매트본체(4)에 깔린 순환호스(8)에 흐르는 유체의 온도조절 및 순환펌핑을 제어하는 것으로, 외부 유니트(6)의 외측면에는 전원스위치 및 사용자가 자신이 원하는 온도로 조절하기 위한 조절스위치, 각종 기능버튼들을 갖는 조작판넬(52)도 구비된다.
외부 유니트(6)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 순환호스(8)와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체(20)와, 저수통체(20)의 유출구(20b)에 잠수설치된 수중펌프(22)와, 흡수식 냉각기(24), 외부면 조작판넬(52)과 전기적으로 연결된 전기제어부(50)를 케이싱(25) 내에 구비한다.
그리고, 저수통체(20) 내에는 히팅부(26)와 교반기(28)가 설치되고, 저수통체(20)의 내벽에는 알루미늄재질의 열전달용 핀부재(30)가 장착된다.
저수통체(20)에는 매트본체(4)에 온열이나 냉열을 주기 위한 유체가 저장되는 저수조로서, 저수통체(20)의 유체는 본 발명의 실시 예에 따라 흡수식 냉각기(24) 및 히팅부(26)에 의해서 가열되거나 냉각된다. 저수통체(20)의 유입구(20a)에는 순환호스(8)의 일단이 연결되고 저수통체(20)의 유출구(20b)에는 순환호스(8)의 타단이 연결된다.
저수통체(20)내 교반기(28)는 전기제어부(50)의 제어 하에 저수통체(20)의 상부에 축설치된 교반모터(28a)에 의해서 천천히 회전하면서 저수통체(20)에 저장된 유체의 온도를 고르게 해주며, 저수통체(20)의 내벽에 설치된 핀부재(30)는 흡수식 냉각기(24)의 증발기(38)가 주는 냉열을 저수통체(20)의 유체로 신속하게 전달하는 역할을 담당한다.
또 저수통체(20)의 유출구(20b)측에 설치된 수중펌프(22)는 언제나 잠수 작동되므로 외부로의 모터소음 전달이 거의 없다.
저수통체(20) 내에는 유량의 저수위를 감지하기 위한 수위감지센서(21)가 장치되며, 저수통체(20)의 유량온도감지를 위한 센서도 장치될 수 있다. 히팅부(26)는 전기제어부(50)에 의해서 히팅 온오프 작동을 할 수도 있고 바이메탈 작동을 통해서 자체적으로 온오프 작동을 할 수도 있다.
저수통체(20)에 저수된 유체를 냉각하기 위해 본 발명에 채용된 흡수식 냉각기(24)는 작동소음이 거의 없는 특징이 있다.
외부 유니트(6)의 케이싱(25)에 내장된 본 발명의 흡수식 냉각기(24)는, 저수통체(20) 근처에 설치되며, 흡수기(32), 발생기(34), 응축기(36) 및 증발기(38)로 구성된 것으로, 흡수식 냉각기(24)의 증발기(38) 및 흡수기(32) 내에는 암모니아 물에 대해서 불활성인 수소가스를 봉입하여서 증발기(38)와 흡수기(32) 내에서는 암모니아 증기와 수소 가스가 혼합상태로 존재하며, 발생기(34)에서는 흡수제 용액의 농도를 회복하기 위해 흡수제 용액을 가열하는 버너수단을 구비한다.
흡수식 냉각기(24)의 구동에 있어서, 냉방모드의 경우 증발기에서는 냉매가 주변열을 빼앗아 증발되면서 그 주변을 냉각시키는바, 증발기(38)는 저수통체(20)의 내벽중 적어도 한 면 이상에 설치된 열전달 핀부재(30)에 면접되게 설치되거나 다른 실시 예로서 핀부재(30) 없이 저수통체(20) 내에 장치되게 한다. 증발기(38)에서 증발된 저온저압의 냉매증기는 흡수기에서 흡수제 용액으로 흡수된 다음 발생기(34)에서 가열하여 고온고압의 냉매증기로 만들어지고 그 후 응축기(36)로 보내고, 응축기(36)에서는 그 냉매증기를 응축하여 액체상태로 한 후 증발기(38)로 다시 보내는 사이클을 형성한다.
또 흡수식 냉각기(24)는 필요에 따라 가열기로도 작동시킬 수도 있다. 이 경우에는 증발기(38), 흡수기(32), 발생기(34), 증발기(38)의 순환 사이클을 가지며, 증발기(38)를 통해서 온열발생이 가능하다.
상기와 같이 본 발명에서 채용한 흡수식 냉각기(24)는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성된 일반적인 냉각장치와는 다르다. 즉 흡수식 냉각기(24)는 저온저압 증발 냉매를 고온고압의 가스상태로 기계식으로 압축하는 압축기와 그 압축기의 구동을 위한 구동부가 없다. 그러므로 압축기 구동시에 발생하는 소음조차도 없으므로 매우 조용하다.
상기한 흡수식 냉각기(24)는 저수통체(20)내 유체를 가열하는 기능은 저수통체(20) 내에 구비된 히팅부(26)에서 맡고, 냉각기능은 흡수식 냉각기에서 맡게 된다.
한편 외부 유니트(6) 내에 구비된 전기제어부(50)는 저수통체(20) 내에 설치된 히팅부(26)와 저수통체(20)와 인접 설치된 흡수식 냉각기(24) 및 매트본체(4)상면에 배열된 다수 온도감지센서(18)들과 전기적으로 연결되며, 또 온도감지센서(18)들의 온도감지값을 이용하여 흡수식 냉각기(24)에서의 냉각 작동과 히팅부(26)에서의 가열 작동을 제어한다.
상기와 같은 냉온수 매트장치(2)를 이용하는 사용자는 외부 유니트(6)의 조작판넬(52)을 이용하여 매트본체(4)상의 온도를 원하는 대로 조절할 수 있다. 예컨대, 조작판넬(52)의 온도조절기를 조정하여 설정하여 그에 맞는 온도가 되게 작동시킬 수도 있고, 조작판넬(52)을 이용한 자동설정모드로 전환하여 인체근방온도나 인체온도를 감지하여 매트에 누워 있는 사람의 상태에 가장 적절한 온도가 되도록 매트본체(4)상의 온도를 조절할 수도 있다.
겨울철과 같은 추운날이면 외부 유니트(6)의 조작판넬(52)의 온도조절기나 자동설정모드를 이용하여 원하는 온도를 설정하거나 자동온도설정을 하면, 전기제어부(50)는 매트본체(4) 상면에 장착된 온도감지센서(18)의 감지온도에 근거하여 사용자에 의한 수동 설정온도나 자동설정온도가 되도록 히팅부(26) 및/또는 흡수식 냉각기(24)를 제어한다. 또 전기제어부(50)는 교반모터(28a)도 구동시켜서 교반기(28)가 작동되게 한다.
히팅부(26)의 가열 작동에 의해서 저수통체(20)에 저수된 유체가 데워지면 전기제어부(50)의 제어 하에 수중펌프(22)가 작동되며, 그에 따라서 데워진 유체가 순환호스(8)를 타고 흐르게 된다. 그러면 매트본체(4)의 상면도 데워지게 되고 데워진 온도를 감지한 온도감지센서(18)가 이를 전기제어부(50)로 제공해주므로 전기제어부(50)는 사용자가 원하는 설정온도나 자동온도설정된 온도가 되도록 각부를 온열 제어한다.
또, 여름철과 같은 더운 날이면 외부 유니트(6)의 조작판넬(52)의 온도조절기나 자동설정모드를 이용하여 원하는 온도를 설정하거나 자동온도설정을 하면, 전기제어부(50)는 매트본체(4) 상면에 장착된 온도감지센서(18)의 감지온도에 근거하여 사용자에 의한 수동 설정온도나 자동설정온도가 되도록 흡수식 냉각기(24)를 제어한다. 또 전기제어부(50)는 교반모터(28a)도 구동시켜서 교반기(28)가 작동되게 한다.
흡수식 냉각기(24)의 냉각작동에 의해서 증발기(38)를 통해 저수통체(20)에 저수된 유체가 냉각되면 전기제어부(50)의 제어 하에 수중펌프(22)가 작동되며, 그에 따라서 냉각 유체가 순환호스(8)를 타고 흐르게 된다. 그러면 매트본체(4)의 상면도 시원해지게 되고 현재 온도를 감지한 온도감지센서(18)가 이를 전기제어부(50)로 제공해주므로 전기제어부(50)는 사용자가 원하는 설정온도나 자동온도설정된 온도가 되도록 각부를 냉각 제어한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 예컨대, 상기의 온도감지센서는 인체 근방의 온도를 측정하는 역할이지만 인체의 표면 온도를 바로 감지하는 센서로도 구현할 수 있다. 인체의 온도를 감지하는 센서로 일 예로는 써모파일 센서(thermopile sensor)가 있으며, -40 ~ 120℃범위로 측정가능하며 인체의 온도범위 내에서 바로 정확하게 측정할 경우에는 측정범위(range)의 설정을 잘 고려하여야 한다. 본 발명에서 인체 근방의 온도나 인체 온도는 인체 관련 온도에 속한다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명은 냉온수 매트에 이용될 수 있다.
(2)-- 냉온도 매트장치 (4)-- 매트본체
(6)-- 외부 유니트 (8)-- 순환호스
(10)-- 판형몸체 (12)-- 바닥단열재
(14)-- 시트부 (16)-- 외피부
(18)-- 온도감지센서 (18a)-- 센서신호선
(20)-- 저수통체 (20a)-- 유입구
(20b)-- 유출구 (22)-- 수중펌프
(24)-- 흡수식 냉각기 (26)-- 히팅부
(28)-- 교반기 (28a)-- 교반모터
(30)-- 핀부재 (32)-- 흡수기
(34)-- 발생기 (36)-- 응축기
(38)-- 증발기 (50)-- 전기제어부

Claims (3)

  1. 냉온수 매트장치에 있어서,
    매트본체에 유체가 흐르는 순환호스를 지그재그형태로 내장 설치하되 매트본체 상면부에는 인체 관련 온도를 감지하는 다수 온도감지센서들을 장치하고, 매트본체로부터 연장된 순환호스의 양단이 외부 유니트에 연결되며,
    상기 외부 유니트는, 순환호스와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체와, 저수통체의 유출구에 잠수설치된 수중펌프와, 흡수식 냉각기를 구비하며, 저수통체 내에는 히팅부와 교반기가 설치되고 저수통체 내벽에는 열전달용 핀부재가 장착되며, 핀부재 설치된 저수통체에는 흡수식 냉각기의 증발기가 면접되게 구성하고, 외부 유니트 내에는 히팅부와 교반기와 흡수식 냉각기 및 매트본체의 다수 온도감지센서들과 전기적으로 연결되는 전기제어부를 구비함을 특징으로 하는 냉온수 매트장치.
  2. 제1항에 있어서, 온도감지센서들은 매트본체 상면부 중 사람이 눕는 부위에 배열 설치되며, 전기제어부는 온도감지센서들의 온도감지값을 이용하여 흡수식 냉각기의 냉각 작동 및 히팅부의 가열 작동을 제어함을 특징으로 하는 냉온수 매트장치.
  3. 냉온수 매트장치에 있어서,
    매트본체에 유체가 흐르는 순환호스를 지그재그형태로 내장 설치하되 매트본체 상면부에는 인체 관련 온도를 감지하는 다수 온도감지센서들을 장치하고, 매트본체로부터 연장된 순환호스의 양단이 외부 유니트에 연결되며,
    상기 외부 유니트는, 순환호스와 연통되며 유체를 저장하는 저수통체와, 저수통체의 유출구에 잠수설치된 수중펌프와, 흡수기와 발생기와 응축기와 증발기로 된 흡수식 냉각기를 구비하며, 저수통체 내에는 히팅부와 흡수식 냉각기의 증발기가 장치되며, 외부 유니트 내에는 히팅부와 흡수식 냉각기 및 매트본체의 다수 온도감지센서들과 전기적으로 연결되며 온도감지센서들의 온도감지값을 이용하여 흡수식 냉각기의 냉각 작동과 및 히팅부의 가열 작동을 제어하는 전기제어부를 구비함을 특징으로 하는 냉온수 매트장치.
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