KR101613666B1 - 에너지절약형 냉온수 매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지절약형 냉온수 매트로서, 구체적으로는 온수나 냉수를 투입하고 순환시키는 것만으로도 냉온기가 외부로 쉽게 빠져나가지 않도록 하여 냉난방 효과가 오랫동안 유지될 수 있는 에너지절약형 냉온수 매트를 제공코자 하는 것이다.
본 발명에 의한 냉온수 매트는 고무튜브(2)와, 하측에 반사판(11)이 부착된 발포폼(12)을 다단으로 적층구성하고 최상부의 발포폼(12)에는 상기 고무튜브(2)가 내입되는 튜브홈(13)을 형성하며, 최하단에는 고무판(14)을 부착구성한 코어매트(10)와, 상기 고무튜브(2)가 결합된 코어매트(10) 상부에 적층되는 원적외선방사체(3)와, 상기 코어매트(10)의 저면 및 측면과 함께 상기 원적외선방사체(3)의 테두리를 커버하는 단열시트(4)와, 상기 원적외선방사체(3)의 상부에 적층되는 방수시트(5)와, 상기 방수시트(5) 외부로 적층되는 마감커버(6)를 포함하여 외부로 방출되는 열손실을 최소화하면서도, 다단 구성한 발포폼의 구성이 우수한 완충효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

에너지절약형 냉온수 매트 {Energy-saving cold and hot water mat}

본 발명은 에너지절약형 냉온수 매트로서, 이를 보다 상세히 설명하면 온수나 냉수를 투입하고 한번 순환시키는 것만으로도 냉온기가 외부로 쉽게 빠져나가지 않도록 하여 냉난방 효과가 오랫동안 유지될 수 있도록 하고, 바닥소음도 효과적으로 절감시키는 효과가 우수한 생활밀착형 에너지절약형 냉온수 매트를 제공코자 하는 것이다.

종래 일반적으로 사용되고 있는 온수매트는 소정의 열원에 의해 온수를 생산하는 보일러 본체와, 보일러 본체에서 생성된 온수를 받아 온수 열로 매트를 순환하여 난방하는 배관라인의 구성을 갖는다. 배관라인을 통해 온수는 연속적으로 순환될 수 있도록 되어 있다.

온수매트의 대표적인 예로는 대한민국 등록실용신안공보(Y1)20-0404137호(2005.12.19.)의 온수매트가 제공되고 있으며, 이의 구성은 제어부에서 온수가 공급되어 순환되는 온수매트에 있어서, 온수매트의 하부를 구성하는 하부시트와; 온수매트의 상부를 구성하는 상부시트와; 상기 하부시트와 상부시트 사이에 지그재그형상으로 삽입된 온수관을 포함하여 이루어지고, 상기 하부시트, 온수관 및 상부시트는 지그재그형상의 오목홈이 형성된 목합 상에 순차적으로 부착되고 진공융착되어, 온수관이 하측으로 돌출되게 구성하고 있다.

다른 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1164801호(2012.07.11.)의 온수매트로, 이의 구성은 매트리스; 상기 매트리스의 내부에 일정 간격을 두고 배치되는 배관라인; 및 상기 배관라인과 연결되어 상기 배관라인으로 온수를 공급하는 온수매트용 보일러를 포함하며, 상기 온수매트용 보일러는, 외관을 형성하며 내부에 부품수용공간이 형성되는 장치본체; 상기 물 공급부의 일측에 배치되어 순환되는 물을 가열하는 발열저항유닛; 상기 발열저항유닛에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 감지부; 상기 장치본체의 외부에 마련되며, 물의 설정 시간을 입력하는 입력부; 및 상기 입력부를 통한 상기 설정 시간 입력 시 상기 감지부의 정보에 기초하여 미리 설정된 루틴에 따라 상기 발 열저항유닛의 발열량을 제어하는 제어부를 포함하는 구성이다.

그러나 상기와 같은 종래 온수매트들의 경우 외부전원을 반드시 연결해야 사용이 가능하므로 야외 등에서의 사용이 불가능하다.

또한 종래 온수매트는 보온성 및 열전도성이 떨어져 온수를 수시로 가열공급해야 하므로 많은 에너지를 필요로 하는 문제점을 가지고 있으며, 난방 기능 외에 특별한 기능성을 제공하고 있지 못하고 있는 구조이다.

KR 200404137 Y1 2005.12.19. KR 101164801 B1 2012.07.11.

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 냉수나 온수로부터 전해지는 열원이 외부로 쉽게 확산되지 못하도록 발포폼과 알루미늄 반사판을 적층 구성하고 하부에는 고무판을 부착구성하여 에너지 소비를 최소화 할 수 있도록 하였으며, 난방시에는 내장 설치되는 알루미나 구성의 세라믹부재에서 다량의 원적외선을 인체에 제공하여 혈액순환을 원활히 하여 숙면을 유도할 수 있도록 하며, 온수나 냉수를 투입하여 순환시키는 방법으로 장시간 냉난방 효과를 누릴 수 있도록 함으로 해서 에너지 소비를 최소화 할 수 있는 냉온수 겸용 매트를 제공함에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 참작할 수 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는,

냉난방을 위해 용수를 수송하는 고무튜브와, 하측에 반사판이 부착된 발포폼을 다단으로 적층구성하고, 최상부의 발포폼에는 상기 고무튜브(4)가 내입되는 튜브홈을 형성하며, 최하단에는 고무판을 부착구성한 코어매트와, 상기 고무튜브가 결합된 경량매트(10) 상부에 적층되는 원적외선방사체와, 상기 코어매트의 저면 및 측면과 함께 상기 원적외선방사체의 테두리를 커버하는 단열시트와, 상기 원적외선방사체의 상부에 적층되는 방수시트와, 상기 방수시트 외부로 적층되는 마감커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 다수개의 반사판과 발포폼을 적층구성하되 바닥에는 고무판을 부착구성하여 복사열 뿐만 아니라 전도열을 차단하여 외부로 방출되는 열손실을 최소화하여 열 지속성을 대폭 높이면서도, 다단 구성한 발포폼의 구성이 우수한 완충효과를 제공하므로 층간소음을 대폭 절감할 수 있다.

또한 액체를 수송하는 배관을 고무재질의 튜브로 구성하여 동파, 부식, 누수에 안전하여 내구성이 우수하다.

또한 원적외선방사체를 고무튜브 상부에 적층하여 원적외선 복사열을 통해 간강에 유익한 효과를 기대할 수 있는 등 그 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조를 보인 사시도
도 2는 코어매트와 원적외선방사체의 구조를 보인 단면도
도 3은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조의 제1실시례를 보인 단면도
도 4은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조의 다른실시례를 보인 단면도

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조를 보인 부분 절취 사시도이며 도 2는 코어매트와 원적외선방사체의 구조를 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이 하측에 복사열을 반사시키기 위해 알루미늄 소재의 얇은 반사판(11)이 부착되고 반사판(11) 상부에 경질의 우레탄 발포폼(12)을 접착 구성한 것을 다단 적층시키고 바닥에는 고무판(14)을 부착구성한 코어매트를 형성한다.

상기 코어매트를 구성함에 있어 바닥에 고무판(14)을 한 겹 더 형성한 것은 땅바닥으로부터 전달되는 냉기나 습기를 차단하여 매트(1)의 열손실을 줄이기 위함이다.

본 발명에서는 2단으로 반사판(11)과 발포폼(12)을 교대로 적층한 코어매트를 예시하였으나 필요에 따라 층수를 가감할 수 있음은 당연하며 다단으로 적층할수록 매트(1)를 통한 진동과 소음 차단성을 높일 수 있고 단열성이 더 우수하다.

최상측 발포폼(12)에는 냉수 또는 온수가 유입되는 배관이 삽입될 튜브홈(13)을 형성하되, 튜브홈(13)의 깊이는 도1에서 도시된 바와 같이 배관되는 고무튜브(2)가 설치되었을 때 고무튜브(2) 지름의 1/5 내지 1/4 정도의 높이(h)로 노출될 수 있도록 형성한다.

이는 발포폼(12) 상부로 고무튜브(2)의 노출면적이 더 넓어지는 효과로 인해 온수 또는 냉수의 열에너지가 코어매트(10) 상측으로 보다 신속하고 효과적으로 전달될 수 있는 장점이 있고 본 발명에서 제공하는 고무튜브(2)의 재질특성상 신축 이완이 가능하므로 상부에 원적외선방사체(3)를 더 적층하면 사용자가 느끼는 이물감은 전혀 없으면서 상기와 같은 열발산 효과를 제공하는 장점이 있다.

도 2에 의하면 최상측에 위치하는 반사판(11) 상부로 발포폼(12)을 이중으로 두겹 구성하하여 전체 매트(1)의 두께와 발포폼(12) 상측으로 노출되는 고무튜브(2)의 노출높이(h)를 적절하게 조절 할 수 있도록 하였으며, 도 3 내이 도 4에서와 같이 하나의 발포폼(12)으로 구성할 수도 있다.

상기 튜브홈(13)에 매설될 배관은 기존의 PVC재질의 엑셀파이프의 단점인 높은 동파가능성, 충격에 의한 균열과 클릭으로 인한 높은 누수가능성을 일소하기 위해 EPDM 고무를 주재로 하여 특수제작한 고무튜브(2)를 사용한다.

상기 고무튜브(2)는 EPDM고무 80~85중량%와 인체에 유익한 효과를 제공하는 원적외선이 다량 방출되는 알루미나 또는 세라믹분말을 10~15중량% 첨가하며, 매질의 열에너지가 외부로 잘 전달될 수 있도록 열전도성이 높은 알루미늄분말 4~7중량%와 열저항성이 높고 열팽장이 작으면서 열전도율이 높은 카본분말을 1~3중량%를 혼합하여 제조되는 것으로 고무특유의 신축과 탄성으로 인해 벤딩(bending)이 용이하고 진동과 소음에 강하며 부식발생을 일소할 수 있으며, 혼합된 세라믹 또는 알루미나 분말에 의해 온수가 배관에 순환할 때 원적외선이 방사되는 기능성과 함께 열전도성이 우수한 알루미늄과 카본 분말에 의해 열원으로부터 열에너지를 보다 효과적으로 전달할 수 있는 특징을 갖게 되는 것이다.

고무튜브의 성능을 테스트 해 본 결과 아래와 같은 결과치를 얻었다.

		엑셀파이프 표면온도	고무튜브 표면온도
단열성 TEST	100도의 온수를 튜브에 투입시	40도	65도
승온성 TEST	보일러 최초 30분 가열 후	35도	58도

실험 결과에서 보다시피 상기의 고무튜브(2)는 진동과 충격에 강할 뿐만 아니라 열발산 성능이 우수하여 열에너지를 보다 효과적으로 전달 할 수 있음을 알 수 있다.

상기 고문튜브 상측으로는 원적외선 방사체(3)를 적층구성한다.

원적외선방사체(3)는 열을 받으면 다량의 원적외선이 방출되는 황토, 숯, 옥, 맥반석, 세라믹, 게르마늄 등이 내입되거나 이들의 분말을 혼합하여 소성가공한 판상으로 제작하여 적용할 수 있지만, 바람직하기로는 도시된 바와 같이 원단(31)을 등간격으로 배열된 타원형 포켓(32)부가 형성되도록 제작하되, 상기 포켓(32)부에는 세밀한 세라믹볼(33)을 내입구성한다.

상기와 같이 고무튜브(2)가 결합된 코어매트 상부에 원적외선방사체(3)를 적층한 상태에서 코어매트의 저면과 네 측면부와 함께 상기 원적외선방사체(3)의 모서리를 단열시트(4)로 감싸도록 구성하여 배관을 통해 이송되는 냉수 또는 온수에 의한 열이 매트(1) 외부로 빠져나가는 것을 차단하여 별도의 외부전원 없이도 냉온효과를 오래 지속시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조의 제1실시례를 보인 단면도로, 상기와 같이 구성되는 매트구조의 외부로 물이나 음료수에 의해 매트의 오염을 방지하기 위한 방수시트(5), 그리고 사람의 몸에 직접 닿을 때 부드러운 촉감을 제공할 수 있으며 심미감을 불러일으키도록 디자인이 가미된 마감커버(6)를 더 형성하면 침대나 안방의 바닥에 설치하여 사용하는 에너지 절약형 냉온수 매트(1)가 완성된다.

도 4은 본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수 매트구조의 다른실시례를 보인 단면도로 도 3의 구성에 있어서 방수시트(5)와 마감커버(6) 대신에 PVC폼 또는 우레탄폼 소재의 쿠션층(7)에 의해 밀폐되는 구성을 특징으로 한다.

이를 위해 고무튜브(2)가 안치된 코어매트(10) 상부에 원적외선방사체(3)를 적층하고 단열시트(4)로 측면과 저면을 마감한 구성의 매트체를 폼성형틀 안에 내입시키고 폼발포액을 주입하여 고온 고압으로 발포성향 하되, 상하측의 쿠션층(7)이 접합되는 모서리는 고주파로 융착하여 밀폐되게 제작한다.

상기와 같이 두꺼운 쿠션층(7)으로 마감되게 구성된 온수매트는 열지속성을 더 높일 수 있는 효과가 있으며, 층간소음 문제가 대두되는 아파트와 같은 다가구 주택의 바닥재로 설치하여 층간소음을 차단시키면서 냉온효과를 제공해 주는 바닥매트로 활용할 수 있다.

한편 본 발명에서 제공하는 냉온수 매트는 도 1에서 예시된 것처럼 고무튜브(2)로 용수를 공급하고 순환시키기 위한 용수공급기(20)가 더 구비된다.

상기 용수공급기(20)에는 일정량의 용수를 보관하는 수조와 용수를 가열하는 히터와 용수를 냉각하는 전자냉각수단과 온도센서 및 이송펌프를 포함하는 것으로 순환하는 용수가 설정온도 이상 또는 이하로 내려갈 때 히터와 냉각수단을 통해 자동으로 용수를 설정온도에 맞게 공급하여 펌프를 통해 순환할 수 있는 기능성을 갖는다.

또한 용수공급기(20) 상부에 구성된 투입구(21)를 통해 사용자가 직접 외부의 온수 또는 냉수를 수조로 투입한 다음 이송펌프만 가동하여 냉난방 기능을 제공할 수 있으며, 도면에 도시되지는 않았지만 바닥매트로 사용할 경우 본 발명의 고무튜브(2)에 기존에 사용하는 온수보일러관을 연결하여 온수를 공급할 수도 있다.

본 발명에서 제공하는 에너지절약형 냉온수매트(1)를 구성함에 있어서, 고무튜브(2)를 타고 순환되는 온수에 의한 복사열이 바닥과 측면부로 방사되어 낭비되는 것을 중첩으로 차단하고 고무튜브(2) 냉온기가 상부로만 전달되도록 하여 고무튜브(2)의 열에너지를 장시간 보온유지 될 수 있도록 하기 위해 반사판(11)을 중첩되게 적층구성하고 하면에는 고무판(14)을 추가형성하였다.

실제로 본 발명의 냉온수매트(1)를 제작하여 테스트 해 본 결과 종래의 온수매트를 가동할 때는 표면의 온도는 40도를 넘기지 못하였으나, 본 발명에서 제공하는 구조로 냉온수매트(1)에서는 10분만에 온도가 40도까지 급상승하였고, 용수공급기(20)의 투입구(21)에 100도의 끓는 물을 주입하면 매트표면의 온도는 최초 67도에서부터 시간당 약 5도의 열손실이 일어나며 최대 8시간 동안 온열감을 느낄 수 있었던 것으로 본 발명에서 제공하는 냉온수매트(1)를 사용할 경우 에너지절감효과가 크다는 것을 확인할 수 있었다.

또한 다단으로 적층된 발포폼(12)과 하부의 고무판(14)에 의해 소음과 충격을 단계적으로 감축시키는 효과를 제공하여 층간소음을 대폭 감소할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 코어매트(10)에 매립된 고무튜브(2)의 일부가 돌출되게 구성하여 고무튜브(2) 상부에 안치되는 원적외선방사체(3)로 보다 효과적이고 신속하게 열에너지를 전달할 수 있도록 하며, 달구어진 세라믹에서 방출되는 원적외선 복사열은 집안의 세균과 곰팡이를 억제하고 잡냄새를 잡아주는 향균 및 탈취 기능으로 쾌적한 주거공간을 제공해 줄 수 있으며, 인체의 혈액순환을 돕고 스트레스와 만성피로를 해소하는데 매우 유익한 효과를 이룰 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1: 층에너지절약형 냉온수 매트 2:고무튜브
3:원적외선방사체 31:원단 32:포켓 33:세라믹볼
4:단열시트 5:방수시트 6:마감커버 7:쿠션층
10:코어매트 11:반사판 12:발포폼 13:튜브홈 14:고무판
20:용수공급기 21:투입구

Claims (3)

1. 온수 또는 냉수에 의해 열에너지가 공급되는 냉온수 매트에 있어서,
   냉난방을 위해 용수를 수송하는 고무튜브(2)와,
   하측에 반사판(11)이 부착된 발포폼(12)을 다단으로 적층구성하고, 최상부의 발포폼(12)에는 상기 고무튜브(2)가 내입되는 튜브홈(13)을 형성하며, 최하단에는 고무판(14)을 부착구성한 코어매트(10)와,
   상기 고무튜브(2)가 안치된 코어매트(10) 상부에 적층되는 원적외선방사체(3)와,
   상기 코어매트(10)의 저면 및 네 측면부와 함께 상기 원적외선방사체(3)의 모서리를 커버하는 단열시트(4)와,
   상기 원적외선방사체(3)의 상부에 적층되는 방수시트(5)와,
   상기 방수시트(5) 외부로 적층되는 마감커버(6)를 포함하여 구성하되,
   
   상기 튜브홈(13)에 내입된 고무튜브(2)는 발포폼(12) 상부로 돌출되도록 형성되며,
   상기 고무튜브(2)는 EPDM고무 80~85중량%, 알루미나 또는 세라믹분말 10~15중량%, 알루미늄분말 4~7중량%, 카본분말 1~3중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 냉온수 매트.
   
2. 온수 또는 냉수에 의해 열에너지가 공급되는 냉온수 매트에 있어서,
   냉난방을 위해 용수를 수송하는 고무튜브(2)와,
   하측에 반사판(11)이 부착된 발포폼(12)를 다단으로 적층구성하고, 최상부의 발포폼(12)에는 상기 고무튜브(2)가 내입되는 튜브홈(13)을 형성하며, 최하단에는 고무판(14)을 부착구성한 코어매트(10)와,
   상기 고무튜브(2)가 안치된 코어매트(10) 상부에 적층되는 원적외선방사체(3)와,
   상기 코어매트(10)의 네 측면부와 저면과 함께 상기 원적외선방사체(3)의 모서리를 커버하는 단열시트(4)와,
   상기 단열시트(4) 및 원적외선방사체(3)를 외부에서 밀폐시키도록 형성된 쿠션층(7)을 포함하여 구성하되,
   
   상기 튜브홈(13)에 내입된 고무튜브(2)는 발포폼(12) 상부로 돌출되도록 형성되며,
   상기 고무튜브(2)는 EPDM고무 80~85중량%, 알루미나 또는 세라믹분말 10~15중량%, 알루미늄분말 4~7중량%, 카본분말 1~3중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 냉온수 매트.
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