KR101462188B1 - 냉난방 시스템 - Google Patents

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KR101462188B1 KR1020130051813A KR20130051813A KR101462188B1 KR 101462188 B1 KR101462188 B1 KR 101462188B1 KR 1020130051813 A KR1020130051813 A KR 1020130051813A KR 20130051813 A KR20130051813 A KR 20130051813A KR 101462188 B1 KR101462188 B1 KR 101462188B1
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Abstract

냉난방 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 시스템은, 냉수 또는 온수를 공급하는 냉온수 유로채널; 냉온수 유로채널의 양측에서 냉온수 유로채널과 이격되게 배치되는 한 쌍의 방열 유로채널; 냉온수 유로채널과 한 쌍의 방열 유로채널 사이에 배치되는 펠티어 모듈; 및 냉온수 유로채널과 연결되며, 냉온수 유로채널로부터의 냉수 또는 온수에 의해 냉각되거나 가열되는 냉난방 매트를 포함한다.

Description

냉난방 시스템{COOLING AND HEATING SYSTEM}
본 발명은, 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있는 냉난방 시스템에 관한 것이다.
온수매트는 매트본체의 내부로 온수가 순환되는 온수호스가 내장되어 매트본체와 연결호스로 연결된 소형 온수보일러에 의해 공급되는 온수에 의해 난방이 되게 구성된 난방용 매트를 말한다.
온수매트는 매트본체의 내부에 전기발열선이 내장되도록 구성된 기존의 전기매트가 가진 문제점, 즉 유해 전자파 및 전기열선에 의한 화재나 감전 등의 위험성을 완전히 해소할 수 있게 되는 장점이 있다.
기존의 온수매트에 널리 사용되고 있는 온수보일러는 대부분 전기히터에 의해 가열된 온수를 순환시키기 위하여 전기모터펌프를 사용하고 있는데, 이러한 온수매트용 온수보일러는 고온수환경에서 작동하게 되는 전기모터펌프의 잦은 고장으로 인해 내구성이 현저히 저하된다.
뿐만 아니라 전기모터펌프의 구동 시 모터의 소음 및 진동이 외부로 그대로 발산되어 불쾌한 소음을 유발하게 되므로 조용하고 편안한 수면을 방해하게 되는 문제점이 있었다.
또한 이러한 기존의 온수매트용 온수보일러는 사용자의 부주의 등으로 온수매트의 온수호스가 접혀져 온수의 순환이 막히게 될 경우 온수를 순환시키는 전기모터펌프에 과부하가 걸리게 되므로 내구성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 온수가열시 온수가열탱크 내에서 생성되는 증기압을 이용하여 온수를 온수매트의 내부로 순환시키도록 구성된 온수매트용 온수보일러가 안출된 바 있으나 이와 같은 증기압을 이용한 자연순환식 온수보일러는 사용자의 부주의 등으로 온수매트의 온수호스가 접혀져 온수의 순환이 막히게 될 경우 과도한 증기압의 생성으로 인한 폭발의 위험이 있는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같은 증기압을 이용한 자연순환식 온수보일러의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 특허공개번호 제10-2009-0044384호로 온수매트용 온수보일러가 있다.
상기 문헌의 기술은 전기히터가 내장된 온수가열탱크의 외부에 온수가열탱크 내에서 생성된 온수가 이동하여 저장되는 온수저장탱크를 연결 설치하여 전기히터에 의한 온수가열시 온수가열탱크의 내부에서 생성된 온수가 온수가열탱크 내에서 형성되는 증기압에 의해 온수저장탱크로 이동하여 저장된 후 온수가열탱크의 내부에 형성되는 진공흡입력에 의해 온수매트내부의 온수가 순환되도록 구성된 것이다.
그런데, 이와 같은 구조를 갖는 종래기술을 비롯하여 기존에 공지되거나 연구 중에 있는 종래의 온수보일러, 즉 냉난방 시스템의 경우, 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간이 너무 길 뿐만 아니라 전력 사용량 대비 냉난방 효율이 현저히 낮아 실용화의 어려움이 있으므로 이러한 점을 감안한 구조 개발이 요구된다.
대한민국특허청 특허공개번호 제10-2009-0044384호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있는 냉난방 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉수 또는 온수를 공급하는 냉온수 유로채널; 상기 냉온수 유로채널의 양측에서 상기 냉온수 유로채널과 이격되게 배치되는 한 쌍의 방열 유로채널; 상기 냉온수 유로채널과 상기 한 쌍의 방열 유로채널 사이에 배치되는 펠티어 모듈; 및 상기 냉온수 유로채널과 연결되며, 상기 냉온수 유로채널로부터의 냉수 또는 온수에 의해 냉각되거나 가열되는 냉난방 매트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템이 제공될 수 있다.
상기 냉온수 유로채널과 상기 한 쌍의 방열 유로채널 모두는 판 형상으로 제작되어 상호간 접면되게 결합되며, 서로 마주보는 내면에 워터유로가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 판형 구조체를 포함할 수 있다.
상기 워터유로는 상기 제1 및 제2 판형 구조체의 표면에서 함몰되게 형성될 수 있다.
상기 워터유로는, 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나에 마련되되 워터(water)가 유입되는 워터 유입단 측에 형성되는 다수의 제1 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 1차 워터유로; 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나에 마련되되 상기 워터(water)가 배출되는 워터 출구단 측에 형성되는 다수의 제3 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 3차 워터유로; 및 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 중앙 영역에 형성되는 다수의 제2 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 2차 워터유로를 포함할 수 있다.
상기 워터 유입단은 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 일측 중앙 영역에 1개 마련되고, 상기 워터 출구단은 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 타측 양 사이드 영역에 2개 마련될 수 있다.
상기 워터 유입단 측에서 유입되는 워터의 유량이 상대편 쪽으로 갈수록 점진적으로 적어지도록 상기 제2 유로 형성 돌기부들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열될 수 있다.
상기 2차 워터유로를 거쳐 워터 출구단 측으로 배출되는 워터의 유량이 상기 워터 출구단 측으로 갈수록 점진적으로 많아지도록 상기 제2 유로 형성 돌기부들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열될 수 있다.
상기 냉온수 유로채널과 상기 냉난방 매트 내에 마련되는 냉난방 배관과 연결되는 제1 및 제2 분배기를 더 포함할 수 있다.
상기 냉난방 매트의 냉난방 배관과 상기 제1 분배기에 연결되어 상기 냉난방 배관을 경유한 배관수가 상기 제1 분배기 쪽으로 이동되도록 하는 제1 워터라인; 상기 제1 분배기와 상기 냉온수 유로채널을 연결하는 제2 워터라인; 상기 냉온수 유로채널과 상기 제2 분배기를 연결하며, 상기 냉온수 유로채널에서 만들어진 냉수 또는 온수를 상기 제2 분배기로 전달하는 제3 워터라인; 및 상기 냉난방 매트의 냉난방 배관과 상기 제2 분배기에 연결되어 상기 제2 분배기 내의 냉수 또는 온수가 상기 냉난방 배관으로 이동되도록 하는 제4 워터라인을 포함할 수 있다.
상기 제2 워터라인 상에는 펌프(pump)와 마이크로 필터(micro filter)가 연결될 수 있다.
물 공급부(tap water)와 상기 제2 분배기를 연결하는 제5 워터라인; 상기 물 공급부와 상기 한 쌍의 방열 유로채널의 입구부를 연결하는 제6 워터라인; 및 상기 한 쌍의 방열 유로채널의 출구부에 그 일단이 연결되는 제7 워터라인을 더 포함하며, 상기 물 공급부와 상기 제6 워터라인을 연결하는 제8 워터라인, 그리고 상기 제7 워터라인과 제9 워터라인 사이에는 선택적인 유로 변경이 가능하도록 3 웨이 밸브(3 way valve)가 마련되며, 상기 제7 워터라인의 타단은 상기 3 웨이 밸브에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉수 또는 온수를 공급하는 냉온수 유로채널; 상기 냉온수 유로채널의 일측에서 상기 냉온수 유로채널과 이격되게 배치되는 방열 유로채널; 상기 냉온수 유로채널과 상기 방열 유로채널 사이에 배치되는 펠티어 모듈; 및 상기 냉온수 유로채널의 타측에 연결되는 공랭식 방열유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템이 제공될 수 있다.
상기 공랭식 방열유닛은, 상기 냉온수 유로채널의 타측에 연결되는 방열판; 및 상기 방열판에 결합되는 방열팬을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 시스템 구성도이다.
도 2는 냉난방 매트의 가열을 위한 도 1의 가열 플로(heating flow)를 도시한 도면이다.
도 3은 냉난방 매트의 냉각을 위한 도 1의 쿨링 플로(cooling flow)를 도시한 도면이다.
도 4는 냉온수 유로채널, 한 쌍의 방열 유로채널, 펠티어 모듈, 그리고 하우징 간의 조립 상태 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에서 하우징을 제거한 상태의 도면이다.
도 7은 제1 및 제2 판형 구조체의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에 적용되는 공랭식 방열유닛의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에서 냉난방 매트의 가열을 위한 가열 플로(heating flow)를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에서 냉난방 매트의 냉각을 위한 쿨링 플로(cooling flow)를 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 시스템 구성도이고, 도 2는 냉난방 매트의 가열을 위한 도 1의 가열 플로(heating flow)를 도시한 도면이며, 도 3은 냉난방 매트의 냉각을 위한 도 1의 쿨링 플로(cooling flow)를 도시한 도면이고, 도 4는 냉온수 유로채널, 한 쌍의 방열 유로채널, 펠티어 모듈, 그리고 하우징 간의 조립 상태 사시도이며, 도 5는 도 4의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5에서 하우징을 제거한 상태의 도면이며, 도 7은 제1 및 제2 판형 구조체의 분해 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 냉난방 시스템은 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트(110)의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있도록 한 것으로서, 냉온수 유로채널(130), 한 쌍의 방열 유로채널(140), 펠티어 모듈(150), 그리고 냉난방 매트(110)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5처럼 냉온수 유로채널(130), 한 쌍의 방열 유로채널(140), 펠티어 모듈(150)은 하우징(121,122)에 의해 모듈화될 수 있다.
냉온수 유로채널(130)은 펠티어 모듈(150)의 작용에 기초하여 내부에서 만들어지는 냉수 또는 온수를 냉난방 매트(110)로 공급하는 역할을 한다.
늦가을이나 겨울철에는 냉난방 매트(110)를 보온 용도로 사용할 것이고, 여름에는 냉난방 매트(110)를 시원한 쿨링 용도로 사용할 수 있을 것인데, 이처럼 본 실시예는 모든 계절에 전부 대응되어 사용될 수 있어 유리한 효과를 이끌어낼 수 있다.
한 쌍의 방열 유로채널(140)은 냉온수 유로채널(130)의 양측에서 냉온수 유로채널(130)과 이격되게 배치된다.
이러한 한 쌍의 방열 유로채널(140)은 냉온수 유로채널(130)에서 냉수가 만들어져 공급될 때 반대의 뜨거워진 물을 배출시키고, 냉온수 유로채널(130)에서 온수가 만들어져 공급될 때 반대의 차가워진 물을 배출시키는 용도로 활용된다.
실제, 한 쌍의 방열 유로채널(140)을 지나는 물은 냉난방 매트(110)로 향하지 않고 버려질 수 있다.
한편, 냉온수 유로채널(130)과 한 쌍의 방열 유로채널(140)은 그 기능 혹은 역할과 배치 위치만이 서로 상이할 뿐 동일한 구조를 갖는다.
냉온수 유로채널(130)과 한 쌍의 방열 유로채널(140)에 대한 구조에 대해 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 알아본다.
도 7을 참조하면, 냉온수 유로채널(130)과 한 쌍의 방열 유로채널(140) 모두는 판 형상으로 제작되어 상호간 접면되게 결합되며, 서로 마주보는 내면에 워터유로(160)가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)를 포함한다.
반복해서 설명하는 것처럼 냉온수 유로채널(130)과 한 쌍의 방열 유로채널(140) 모두는 서로 마주보는 내면에 워터유로(160)가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)로 형성된다는 구조면에서는 동일하며, 다만 그 역할만이 상이할 뿐이다.
제1 및 제2 판형 구조체(171,172)에 형성되는 내면의 워터유로(160)는 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)의 표면에서 함몰되게 형성된다. 즉 워터유로(160)는 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)의 표면에서 함몰되게 형성됨에 따라 워터유로(160)를 따라 워터, 즉 상온수, 냉수 혹은 온수가 유동될 수 있다.
이러한 워터유로(160)는 프레스 가공을 통해서도 제작이 가능하지만, 에칭 등 반도체 공정의 방법을 이용하여 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)의 표면에 형성되도록 할 수 있다. 도면에는 제1 판형 구조체(171)에 형성되는 워터유로(160)가 도시되어 있으므로 이를 참조하여 설명한다.
워터유로(160)는 제1 판형 구조체(171)의 중앙 영역의 워터 유입단(A) 측에 형성되는 다수의 제1 유로 형성 돌기부(161)에 의해 마련되는 1차 워터유로(166)와, 제1 판형 구조체(171)의 양측 사이드 영역의 워터 출구단(B) 측에 형성되는 다수의 제3 유로 형성 돌기부(163)에 의해 마련되는 3차 워터유로(168)와, 제1 판형 구조체(171)의 중앙 영역에 형성되는 다수의 제2 유로 형성 돌기부(162)에 의해 마련되는 2차 워터유로(167)를 포함한다.
본 실시예의 경우, 워터 유입단(A)은 제1 판형 구조체(171)의 일측 중앙에 1개, 그리고 워터 출구단(B)은 제1 판형 구조체(171)의 타측 양 사이드에 2개 마련된다. 이러한 구조에서, 제2 판형 구조체(172)에는 1개의 워터 유입단(A)과 2개의 워터 출구단(B)에 대응되는 위치에 소켓(S1~S2)이 마련된다.
다수의 제1 유로 형성 돌기부(161)와 다수의 제3 유로 형성 돌기부(163)는 각각 워터 유입단(A)과 워터 출구단(B) 영역에서 상호간 일정한 간격을 가지고 형성되는데, 중앙의 것이 양측 사이드의 것보다 치우치게 형성된다.
그리고 다수의 제2 유로 형성 돌기부(162)는 제1 판형 구조체(171)의 중앙 영역에서 각각 상호간 등간격을 가지고 배열된다. 이때, 제2 유로 형성 돌기부(162)들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열된다. 즉 제2 유로 형성 돌기부(162)들은 중앙을 기준으로 하여 양측이 경사진 상태로 대칭되게 배열된다.
즉 워터 유입단(A) 측에서 유입되는 워터의 유량이 상대편 쪽으로 갈수록 점진적으로 적어지도록, 그리고 2차 워터유로(167)를 거쳐 워터 출구단(B) 측으로 배출되는 워터의 유량이 워터 출구단(B) 측으로 갈수록 점진적으로 많아지도록 제2 유로 형성 돌기부(162)들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열된다.
이와 같은 구조를 가질 경우, 워터 유입단(A) 측으로 유입된 워터가 다수의 1차 내지 3차 워터유로(166~168)들을 경유하여 워터 출구단(B) 측으로 배출되는 동안에 압력 또는 저항에 의해 워터의 이동에 제약이 발생되는 현상이 소멸된다.
특히, 제1 판형 구조체(171)의 중앙 영역에 형성되는 워터 유입단(A)을 통해 유입되는 워터가 양 갈래로 갈라진 후에 한 쌍의 워터 출구단(B) 측으로 배출되는 원리를 가지기 때문에 압력 또는 저항에 의해 워터의 이동에 제약이 발생되는 현상이 소멸되어 원활한 워터의 흐름을 이어갈 수 있다.
본 실시예에서 제1 및 제2 판형 구조체(171,172)의 결합은 접착의 방법도 고려될 수 있다.
펠티어 모듈(150)은 냉온수 유로채널(130)과 한 쌍의 방열 유로채널(140) 사이에 배치된다.
펠티어 모듈(150)들은 방열 유로채널(140)들의 작용에 기초하여 냉온수 유로채널(130)을 지나는 유체가 냉수 또는 온수가 되도록 작용한다.
펠티어 모듈(150)은 금속과 반도체를 접속한 두 점 사이에 폐로를 구성하고, 이에 전류를 흘리면 한쪽 면은 열이 발생하고 다른 쪽 면은 열을 흡수하는 현상인 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 소자이다.
다시 말해, 펠티어 모듈(150)에 전류를 인가하면, 인가된 전류에 의해 펠티어 모듈(150)의 양면은 각각 독립적으로 냉각 및 가열되어 한쪽 면은 냉각면을 형성하게 되고, 다른 쪽 면은 가열면을 형성하게 된다.
본 실시예의 경우, 큰 대면적의 펠티어 모듈(150) 하나를 적용하고 있으나 경우에 다수의 펠티어 소자를 적용할 수도 있다.
펠티어 모듈(150)의 주변에는 펠티어 모듈(150)로 전류를 공급하는 한편 전류의 방향을 컨트롤하여 펠티어 모듈(150)의 냉각면과 가열면을 선택할 수 있도록 하는 모듈 컨트롤러(155)가 마련된다. 모듈 컨트롤러(155)에 의해 냉난방 매트(110)의 여름철 사용 혹은 겨울철 사용이 결정될 수 있다.
냉난방 매트(110)는 냉온수 유로채널(130)과 연결되며, 냉온수 유로채널(130)로부터의 냉수 또는 온수에 의해 냉각되거나 가열되는 매트이다.
앞서 기술한 것처럼 늦가을이나 겨울철에는 냉난방 매트(110)를 보온 용도로 사용할 것이고, 여름에는 냉난방 매트(110)를 시원한 쿨링 용도로 사용할 수 있을 것인데, 이처럼 본 실시예는 모든 계절에 전부 대응되어 사용될 수 있어 유리한 효과를 이끌어낼 수 있다.
냉난방 매트(110)의 주변에는 제1 및 제2 분배기(181,182)가 마련된다. 제1 및 제2 분배기(181,182)는 냉온수 유로채널(130)과 냉난방 매트(110) 내에 마련되는 냉난방 배관(111)과 연결된다.
한편, 본 실시예의 냉난방 시스템에는 내부로 워터(water), 즉 상온수, 냉수 혹은 온수가 흐르는 다수의 워터라인(W1~W9)이 마련된다. 각 워터라인(W1~W9)의 위치와 역할을 알아본다.
제1 워터라인(W1)은 냉난방 매트(110)의 냉난방 배관(111)과 제1 분배기(181)에 연결되어 냉난방 배관(111)을 경유한 배관수가 제1 분배기(181) 쪽으로 이동되도록 하는 라인이다.
냉난방 매트(110)의 냉난방 배관(111)으로 유입된 냉수 혹은 온수는 냉난방 배관(111)을 경유하여 냉난방 매트(110)를 냉각시키거나 가열시킨 후에 빠져나와 제1 워터라인(W1)을 통해 제1 분배기(181)로 향하게 되는데, 이때 제1 워터라인(W1)을 통해 제1 분배기(181)로 향하는 배관수는 냉수 혹은 온수가 아닌 상온수 정도에 해당된다.
제2 워터라인(W2)은 제1 분배기(181)와 냉온수 유로채널(130)을 연결하는 라인이다. 즉 제1 워터라인(W1)을 통해 제1 분배기(181)로 향한 냉난방 배관(111)의 배관수는 제2 워터라인(W2)을 통해 냉온수 유로채널(130)로 향하게 되며, 냉온수 유로채널(130)에서 펠티어 모듈(150)의 작용에 기인하여 냉수 혹은 온수로 변화된다.
제2 워터라인(W2) 상에는 펌프(191, pump)와 마이크로 필터(192, micro filter)가 연결된다. 펌프(191)는 냉난방 배관(111)의 배관수가 냉온수 유로채널(130)로 잘 향하도록 하며, 마이크로 필터(192)는 냉온수 유로채널(130)로 향하는 유체 상의 이물질을 걸러낸다.
제3 워터라인(W3)은 냉온수 유로채널(130)과 제2 분배기(182)를 연결하며, 냉온수 유로채널(130)에서 만들어진 냉수 또는 온수를 제2 분배기(182)로 전달하는 라인이다. 제2 워터라인(W2)과 달리 제3 워터라인(W3)을 따라 이동되는 워터는 냉수 또는 온수이다.
제4 워터라인(W4)은 냉난방 매트(110)의 냉난방 배관(111)과 제2 분배기(182)에 연결되어 제2 분배기(182) 내의 냉수 또는 온수가 냉난방 매트(110)의 냉난방 배관(111)으로 이동되도록 하는 라인이다.
제5 워터라인(W5)은 물 공급부(193, tap water)와 제2 분배기(182)를 연결하는 라인이다. 제5 워터라인(W5)을 따라 계속해서 물이 전달되는 것은 아니며, 물 보충 시에만 제5 워터라인(W5)이 가동된다. 따라서 제5 워터라인(W5) 상에는 밸브(V1)가 마련된다.
제6 워터라인(W6)은 물 공급부(193)와 한 쌍의 방열 유로채널(140)의 입구부를 연결하는 라인이다. 물 공급부(193)와 제6 워터라인(W6)을 연결하는 제8 워터라인(W8)과 제6 워터라인(W6) 사이에는 선택적인 유로 변경이 가능한 3 웨이 밸브(3 way valve, 3WV1)가 마련된다. 3 웨이 밸브(3 way valve, 3WV1)의 일측에는 제2 워터라인(W2)으로부터 분기된 제10 워터라인(W10)이 더 배치될 수 있다. 제10 워터라인(W10) 역시 필요할 때만 사용되는 라인이므로 제10 워터라인(W10) 상에도 밸브(V2)가 마련될 수 있다.
제7 워터라인(W7)은 한 쌍의 방열 유로채널(140)의 출구부에 연결되는 라인이다. 이러한 제7 워터라인(W7)과 제9 워터라인(W9) 사이에는 선택적인 유로 변경이 가능한 3 웨이 밸브(3 way valve, 3WV2)가 마련된다.
이러한 구성에 의해, 냉난방 매트(110)를 뜨겁게 유지시키려면 도 2와 같은 가열수 혹은 방열수의 흐름이 형성되도록 하고, 냉난방 매트(110)를 차갑게 유지시키려면 도 3과 같은 냉각수 혹은 방열수의 흐름이 형성되도록 시스템을 구현하면 된다. 그러면, 결과적으로 펠티어 모듈(150)의 작용에 의해 냉온수 유로채널(130)로부터 온수 혹은 냉수가 냉난방 매트(110)로 전달됨에 따라 냉난방 매트(110)가 뜨겁게 혹은 차갑게 유지될 수 있다.
특히, 본 실시예의 경우에는 냉온수 유로채널(130)의 외부를 한 쌍의 방열 유로채널(140)이 둘러싸는 형태로 수냉식 방열 구조를 채택함으로써 냉난방 매트(110)의 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에 적용되는 공랭식 방열유닛의 사시도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 냉난방 시스템의 경우, 전술한 실시예와 달리 공랭식이 적용된 경우에 해당된다.
즉 본 실시예의 냉난방 시스템은, 전술한 구조에서 하나의 방열 유로채널(140) 대신에 공랭식 방열유닛(240)을 적용한 경우에 해당된다. 공랭식 방열유닛(240)은 냉온수 유로채널(130)의 타측에 연결되는 방열판(241)과, 방열판(241)에 결합되는 방열팬(242)을 포함한다.
다시 말해, 본 실시예의 경우, 수랭식인 방열 유로채널(140) 하나를 제거하고 이 곳에 공랭식 방열유닛(240)을 적용한 것에 해당되는데, 이러한 구조가 적용되더라도 본 발명의 효과, 즉 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에서 냉난방 매트의 가열을 위한 가열 플로(heating flow)를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 시스템에서 냉난방 매트의 냉각을 위한 쿨링 플로(cooling flow)를 도시한 도면이다.
이들 도면의 경우, 전술한 도 2 및 도 3에서 밸브(V2)와 3 웨이 밸브(3 way valve, 3WV1)가 없어지면서 제6 워터라인(W6)과 제8 워터라인(W8)이 한데 합쳐진 보다 심플한 시스템을 이룬다.
도 9 및 도 10과 같은 시스템이 적용되더라도 안정적이면서도 효율적인 구조를 통해 냉난방 매트의 냉각 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으며, 전력 사용량 대비 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있어 실용화를 구현할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 냉난방 매트 111 : 냉난방 배관
130 : 냉온수 유로채널 140 : 방열 유로채널
150 : 펠티어 모듈 160 : 워터유로
161 : 제1 유로 형성 돌기부 162 : 제2 유로 형성 돌기부
163 : 제3 유로 형성 돌기부 166 : 1차 워터유로
167 : 2차 워터유로 168 : 3차 워터유로
171,172 : 제1 및 제2 판형 구조체 181,182 : 제1 및 제2 분배기
191 : 펌프 192 : 마이크로 필터
193 : 물 공급부

Claims (15)

  1. 냉수 또는 온수를 공급하는 냉온수 유로채널;
    상기 냉온수 유로채널의 양측에서 상기 냉온수 유로채널과 이격되게 배치되는 한 쌍의 방열 유로채널;
    상기 냉온수 유로채널과 상기 한 쌍의 방열 유로채널 사이에 배치되는 펠티어 모듈;
    상기 냉온수 유로채널과 연결되며, 상기 냉온수 유로채널로부터의 냉수 또는 온수에 의해 냉각되거나 가열되는 냉난방 매트;
    상기 냉온수 유로채널과 상기 냉난방 매트 내에 마련되는 냉난방 배관과 연결되는 제1 및 제2 분배기;
    상기 냉난방 매트의 냉난방 배관과 상기 제1 분배기에 연결되어 상기 냉난방 배관을 경유한 배관수가 상기 제1 분배기 쪽으로 이동되도록 하는 제1 워터라인;
    상기 제1 분배기와 상기 냉온수 유로채널을 연결하는 제2 워터라인;
    상기 냉온수 유로채널과 상기 제2 분배기를 연결하며, 상기 냉온수 유로채널에서 만들어진 냉수 또는 온수를 상기 제2 분배기로 전달하는 제3 워터라인;
    상기 냉난방 매트의 냉난방 배관과 상기 제2 분배기에 연결되어 상기 제2 분배기 내의 냉수 또는 온수가 상기 냉난방 배관으로 이동되도록 하는 제4 워터라인;
    물 공급부(tap water)와 상기 제2 분배기를 연결하는 제5 워터라인;
    상기 물 공급부와 상기 한 쌍의 방열 유로채널의 입구부를 연결하는 제6 워터라인; 및
    상기 한 쌍의 방열 유로채널의 출구부에 그 일단이 연결되는 제7 워터라인을 포함하며,
    상기 물 공급부와 상기 제6 워터라인을 연결하는 제8 워터라인, 그리고 상기 제7 워터라인과 제9 워터라인 사이에는 선택적인 유로 변경이 가능하도록 3 웨이 밸브(3 way valve)가 마련되며,
    상기 제7 워터라인의 타단은 상기 3 웨이 밸브에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉온수 유로채널과 상기 한 쌍의 방열 유로채널 모두는 판 형상으로 제작되어 상호간 접면되게 결합되며, 서로 마주보는 내면에 워터유로가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 판형 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 워터유로는 상기 제1 및 제2 판형 구조체의 표면에서 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 워터유로는,
    상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나에 마련되되 워터(water)가 유입되는 워터 유입단 측에 형성되는 다수의 제1 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 1차 워터유로;
    상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나에 마련되되 상기 워터(water)가 배출되는 워터 출구단 측에 형성되는 다수의 제3 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 3차 워터유로; 및
    상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 중앙 영역에 형성되는 다수의 제2 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 2차 워터유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 워터 유입단은 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 일측 중앙 영역에 1개 마련되고,
    상기 워터 출구단은 상기 제1 및 제2 판형 구조체 중 어느 하나의 타측 양 사이드 영역에 2개 마련되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 워터 유입단 측에서 유입되는 워터의 유량이 상대편 쪽으로 갈수록 점진적으로 적어지도록 상기 제2 유로 형성 돌기부들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 2차 워터유로를 거쳐 워터 출구단 측으로 배출되는 워터의 유량이 상기 워터 출구단 측으로 갈수록 점진적으로 많아지도록 상기 제2 유로 형성 돌기부들은 일측으로 치우치게 경사진 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 워터라인 상에는 펌프(pump)와 마이크로 필터(micro filter)가 연결되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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