KR101666917B1 - 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반가정이나 야외 또는 그 이외 각종 기숙시설 등에서 주 난방시설이 아니고, 부가적이고 간이식으로 사용되는 보조기구인 냉ㆍ온수 매트에 적합한 열교환기를 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 열교환기는 입ㆍ출수단이 구비되고 지그재식으로 배열되는 열 매체순환관을 이용해 열 매체가 강제순환되는 매트에 연이어 부설되어서 열 매체의 공급과 회수를 반복적으로 이루어 온도가 유지되는 매트에 적합한 열교환기로써, 함 형상으로 이루고, 그 전면 다수의 표시램프들을 이용해 구비되는 수위계를 갖는 케이싱과, 케이싱에 내장형으로 설치되어 열 매체가 저장되고 열 매체의 공급과 회수를 위한 공급구와 회수구 그리고 회수고 측에 열 매체의 순한을 위한 펌프가 구비되는 탱크와, 케이싱과 탱크 각각의 상면에는 이들을 관통하여 구비되어 탱크 내의 열매체 공급을 위해 마개로 개폐되는 공급구와, 탱크는 그 바닥에 수평면적으로 배치되는 열전소자가 구비되고 열전소자 상에는 인접하여 전열식의 히터가 구비된 것 및 열전소자의 외 측에는 열전소자에서의 흡열된 열의 방열을 강제적으로 이루어 냉각효율 촉진을 위한 냉각팬을 포함하여서, 탱크의 열전소자와 히터를 계절에 따라 선택적으로 사용하면서 매트가 냉열 또는 온열 2종의 열을 겸하여 얻을 수 있게 된다.

Description

냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기{Heat exchanger for cold and hot water mat}

본 발명은 일반가정이나 야외 또는 그 이외 각종 기숙시설 등에서 주 난방시설이 아니고, 부가적이고 간이식으로 사용되는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기에 관한 것이다.

일반가정이나 기숙시설 등에서의 주 난방시설에 부가적이고 간이식으로 사용되는 매트는 현재까지 여러 가지가 개발되어 사용되고 있는데, 그러한 매트는 주로 전열방식을 많이 이용하다 전자파의 유해문제로 근래에 와서는 비교적 유해하지 않은 열 매체순환방식을 주로 많이 이용하고 있다.

이러한 열 매체순환방식을 이용한 매트는 대략 열 매체순환관을 지그재그식으로 적절히 배열하고, 이 열 매체순환관 입ㆍ출수단에 별도의 열교환기가 연이어 부설되어 열 매체를 소정의 온도로 가열 후 펌프 등의 순환기구를 이용해 공급과 회수를 반복적으로 이루면서 바닥을 덥힐 수 있게 하고 있다.

그런데 열 매체를 이용한 매트는 열 매체순화계통에서 구조적으로 불안정하여 열 매체의 순환이 원할지 못하고, 또 열 매체 탱크 내에서의 수위상태 식별이 용이하지 않아 가동시 자연적으로 소실되는 열 매체의 보충시기를 부 주위로 놓치는 현상이 빈번하게 발생하고, 이렇게 열 매체 보충시를 놓치는 경우 열교환기의 과열 등으로 기구적인 치명적 안전사고가 발생하는 등 많은 문제점이 따르고 있는 것이다.

또한 가동의 정지 시 매트 내의 열 매체가 열 매체 탱크 측으로 역류하는 현상이 발생하고 있으며, 또 이러한 역류현상은 매트 측에 열 매체가 보존되지 못해 열손실이 발생하고 따라서 매트의 제품성능을 떨어뜨리는 주요인이 되고 있는 것이다.

그리고 상기에서와 같은 매트는 주로 동절기에 바닥을 덥히는 한시적인 계절제품으로, 근래에 와서는 동절기 이외 하절기 바닥을 식히어 주거 또는 취침환경을 쾌적하게 유지시키어 동ㆍ하절 2계절 각각에서 겸용으로 사용될 수 있는 제품 개발이 요구되고 있는 실정이다.

국내 등록특허 10-1030998호

본 발명은 상기에서와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 열 매체가 저장되는 탱크에 냉열 열교환을 위한 열전소자와 온열 열교환을 위한 전열식의 히터를 내장함으로써, 동ㆍ하절 2계절에 따라 매트를 냉ㆍ온상태로 전환하면서 계절에 따라 선태적으로 적절하고도 쾌적하게 온도를 유지케 하여 2종의 효과를 얻을 수 있도록 한 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탱크 내의 열 매체 수위를 검출하여 수위계를 통해 외부로 표시하여 열 매체의 보충 시기를 알리게 함으로서, 열교환기의 관리가 안정되고 안전사고를 미연에 방지시킬 수 있게 한 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탱크의 열 매체 공급구와 회수구 측 각각에 열 매체의 공급을 통제시키는 전자석밸브를 구비함으로써, 매트 내의 열 매체 보존이 안정되고 열교환기와 매트의 관계에서 상호 높낮이 변환시에도 열 매체가 역류되는 현상을 방지하여 제품성을 높일 수 있는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 일반가정이나 야외 또는 그 이외 각종 기숙시설 등에서 주 난방시설이 아니고, 부가적이고 간이식으로 사용되는 보조기구인 냉ㆍ온수 매트에 적합한 열교환기를 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 열교환기는 입ㆍ출수단이 구비되고 지그재식으로 배열되는 열 매체순환관을 이용해 열 매체가 강제순환되는 매트에 연이어 부설되어서 열 매체의 공급과 회수를 반복적으로 이루어 온도가 유지되는 매트에 적합한 열교환기로써, 함 형상으로 이루고, 그 전면 다수의 표시램프들을 이용해 구비되는 수위계를 갖는 케이싱과, 케이싱에 내장형으로 설치되어 열 매체가 저장되고 열 매체의 공급과 회수를 위한 공급구와 회수구 그리고 회수고 측에 열 매체의 순한을 위한 펌프가 구비되는 탱크와, 케이싱과 탱크 각각의 상면에는 이들을 관통하여 구비되어 탱크 내의 열매체 공급을 위해 마개로 개폐되는 공급구와, 탱크는 그 바닥에 수평면적으로 배치되는 열전소자가 구비되고 열전소자 상에는 인접하여 전열식의 히터가 구비된 것 및 열전소자의 외 측에는 열전소자에서의 흡열된 열의 방열을 강제적으로 이루어 냉각효율 촉진을 위한 냉각팬을 포함하여서, 탱크의 열전소자와 히터를 계절에 따라 선택적으로 사용하면서 매트가 냉열 또는 온열 2종의 열을 겸하여 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 냉ㆍ온수 매트에 적합한 열교환기에 의하면, 전열식의 히터 또는 열전소자를 이용해 온열 또는 냉열상태로 열교환을 이루어 동ㆍ하절 2계절기에 따라 매트를 온열 또는 냉열상태로 선택적으로 전환시키면서 절기에 따라 적절하고 쾌적하게 유지하는 효과가 있다.

또 본 발명은 탱크 내의 열 매체 수위를 검출하여 수위계를 통해 외부로 표시하여 열 매체의 보충 시기를 알리게 함으로서, 열교환기의 관리가 안정되고 안전사고를 미연에 방지시키어 제품의 신뢰성을 향상킬 수 있는 효과도 있다.

또한 본 발명은 탱크의 열 매체 공급구와 회수구 측 각각에 열 매체의 공급을 통제시키는 전자석밸브를 구비함으로써, 매트 내의 열 매체 보존이 안정되고 열교환기와 매트의 관계에서 상호 높낮이 변환시에도 열 매체가 매트로부터 열교환기 측으로 역류되는 현상을 방지하여 제품성을 높이는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기의 사시도.
도 2는 본 발명 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기에서 케이싱을 벗기어 낸 평면도.
도 3은 도 2의 B-B선 부분을 따라 보여 주는 본 발명 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기의 내부 구성을 보여 주는 단면도.
도4는 본 발명 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기가 매트와 결합되어 사용되는 모습을 보여 주는 설명도.

다음 본 발명의 일 실시 예에 관해 상세하게 설명하겠다. 도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기가 도시되어 있다.

본 발명은 일반가정이나 야외 또는 그 이외 각종 기숙시설 등에서 주 난방시설이 아니고, 부가적이고 간이식으로 사용되는 보조기구인 냉ㆍ온수 매트에 적합한 열교환기를 제공하게 될 것이다.

도면에서 10은 본 발명 열교환기의 케이싱이다. 이 케이싱(10)은 함 형상으로 이루어 열교환기의 외곽을 이루며, 그 내부에는 열 매체를 소정량 저장시키어 이후에서 설명할 냉열 또는 온열상태로 열교환시키기 위한 탱크(20)가 내장된다.

또 케이싱(10)과 탱크(20) 각각의 상면에는 이들을 관통하여 탱크(20) 내의 열매체 공급을 위해 마개(12)로 개폐되는 공급구(14)가 중앙에 구비되어 있다. 이때 열 매체는 통상의 물 또는 열전달이 우수한 매체를 사용하게 될 것이다.

또한 탱크(20)는 대략 단열성이 우수한 발포성 재질을 이용해 중공의 함 형상으로 이루어 그 바닥에서 수평면적으로 배치되는 열전소자(22)가 구비되고, 열전소자(22) 상에는 인접하여 전열식의 히터(23)가 구비되어 있다. 이렇게 탱크(20) 내에서 냉열 또는 온열 2종의 열교환을 열전소자(22) 또는 히터(23)를 이용해 선택적으로 구동시키면서 냉ㆍ온열을 겸하여 이루게 하는 혁신적인 기술은 본 발명의 핵심적이고 중요기술이다.

여기서, 열전소자(22)는 탱크(20) 내측에서 열 매체의 열을 흡열하는 흡열판(22a)과, 이 흡열판(22a)으로부터 일정길이 병렬로 돌출시켜 탱크(20) 외 측으로 노출되게 하여서 상기에서의 흡열을 외기로 방열시키게 하는 다수의 방열핀들(22b)로 이루고 있다.

그리고 열전소자(22)의 방열핀들(22b) 외 측에는 상기 열전소자(22)의 흡열판(22a)을 이용해 흡열된 열의 방열을 강제적으로 이루어 냉각효율 촉진을 위한 냉각팬(30)이 부설된다.

또 탱크(20)의 일 측벽에는 매트(MT) 측으로 열 매체의 공급와 회수를 이루게하는 공급구(24)와 회수구(26)가 구비되어 있다. 이때 탱크(20)의 공급구(24) 측에는 열 매체의 강제적인 순환을 위한 펌프(P)가 설치될 것이다.

또한 탱크(20)의 공급구(24)와 회수구(26) 각각에는 열 매체의 공급 및 회수를 통제시키는 전자석밸브들(SV1.SV2)이 각각 구비된다.

한편 탱크(20)의 내부 일 측에는 탱크(20) 상면을 관통하여 바닥 측으로 인접한 위치까지 연장되어 설치되는 봉 형상의 수위센서(40)가 구비되어 있다.

이러한 수위센서(40)는 탱크(20) 내에 저장되는 열 매체의 저수위를 검출하여서 케이싱(10)의 전면에서 다수의 표시램프들을 이용해 구비되는 수위계(42)를 통해 탱크(20) 내에서의 열매체 저장상태가 수위별로 표시되게 하여서 관리자가 열 매체의 보충시기를 식별인지할 수 있도록 하고 있다.

또 탱크(20)의 내부 타 측에는 탱크(20)의 열 매체 최저수위 위치에서 설치되어 탱크(20) 내에서의 열 매체 온도를 검출하여서 열교환 된 열 매체의 강제적인 순환을 위한 펌프의 구동을 통제하는 온도센서(50)가 구비된다.

이러한 온도센서(50)는 열 매체 순환을 위한 폄프(P)의 구동을 통제하게 된다. 다시 설명하면, 매트(MT)로 공급되는 열 매체의 온도가 소정 온도에 도달하면 그 온도를 검출하여 펌프(P)의 구동을 정지함과 동시, 전열방식의 히터(23) 또는 열전소자(22)도 정지시키고 현재 열교환 열 매체를 이용해 매트(MT)의 온도를 보존 유지하게 된다. 이렇게 펌프(P)와 히터(23)의 일시적인 구동정지 시 에너지 절약효과를 얻을 것이다.

또한 공급구(24)와 회수구(26) 각각의 전자석밸브(SV1,SV2)는 상기에서의 펌프(P) 정지 시 그 신호에 의해 개로상태에서 개폐로 상태로 전환된다. 이러한 전자석밸브(SV1,SV2)의 폐로는 매트(MT)에 공급된 열 매체의 보존과, 열교환기와 매트(MT)의 상호 관계에서 높낮이 변화 시 매트(MT) 내의 열 매체가 탱크(20) 측으로 역류되어 넘치는 현상을 방지하게 된다.

그리고 매트(MT) 온도가 소정 온도로 이하 하강 또는 제어회로에서 시간을 카운터해 펌프(P)가 재구동되면, 이와 동시 전자석밸브(SV1,SV2)는 폐로상태에서 개로상태로 전환되어 열 매체가 다시 순환하여 게 될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

10 :케이싱 12 :마개
20 :탱크 23 :히터
22 :열전소자
24 :공급구 26 :회수구
30 :냉각팬 40 :수위센서
50 :온도센서
SV :전자석밸브 P :순환펌프
MT :매트

Claims (6)

1. 입ㆍ출수단이 구비되고 지그재식으로 배열되는 열 매체순환관을 이용해 열 매체가 강제순환되는 매트에 연이어 부설되어서 상기 열 매체의 공급과 회수를 반복적으로 이루어 온도가 유지되는 매트에 적합한 열교환기로써,
   함 형상으로 이루고, 그 전면 다수의 표시램프들을 이용해 구비되는 수위계를 갖는 케이싱;
   상기 케이싱에 내장형으로 설치되어 상기 열 매체가 저장되고, 상기 열 매체의 공급과 회수를 위한 공급구와 회수구, 그리고 회수고 측에 상기 열 매체의 순한을 위한 펌프가 구비되는 탱크;
   상기 케이싱과 상기 탱크 각각의 상면에는 이들을 관통하여 구비되어 상기 탱크 내의 열매체 공급을 위해 마개로 개폐되는 공급구;
   상기 탱크는 그 바닥에 수평면적으로 배치되는 열전소자가 구비되고, 상기 열전소자 상에는 인접하여 전열식의 히터가 구비된 것; 및
   상기 열전소자의 외 측에는 상기 열전소자에서의 흡열된 열의 방열을 강제적으로 이루어 냉각효율 촉진을 위한 냉각팬과;
   상기 탱크의 내부 일 측에는 탱크의 상면을 관통하여 바닥으로 인접한 위치까지 연장 설치되어 상기 탱크 내에 저장되는 상기 열 매체의 저수위를 검출하여서 상기 케이싱의 수위계를 통해 상기 열 매체 저장상태가 수위별로 표시되게 하여서 열 매체의 보충시기를 알리도록 하는 수위센서와;
   상기 탱크의 공급구와 회수구 각각에는 상기에서의 펌프 정지 시 그 정지신호에 의해 개로상태에서 개폐로 상태로 전환되어 상기 매트에 공급된 상기 열 매체의 보존과, 상기 탱크와 매트의 상호 관계에서 높낮이 변화 시 상기 매트 내의 열 매체가 상기 탱크 측으로 역류되어 넘치는 현상을 방지하며, 상기 매트 온도가 소정 온도 이하 하강 또는 제어회로에서 시간을 카운터해 펌프가 재구동되면, 이와 동시 폐로상태에서 개로상태로 전환되어 열 매체가 다수 순환하도록 하는 전자석밸브를 포함하며,
   여기서, 상기 탱크의 열전소자와 히터를 계절에 따라 선택적으로 사용하면서 상기 매트가 냉열 또는 온열 2종의 열을 겸하여 얻을 수 있게 한 것을 특징으로 하는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 탱크는 단열성이 우수한 발포성 재질로 이룬 것을 더 포함하는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 열전소자는 상기 탱크 내측에서 상기 열 매체의 열을 흡열하는 흡열판과, 이 흡열판으로부터 일정길이 병렬로 돌출시켜 상기 탱크의 외 측으로 노출되게 하여서 상기에서의 흡열을 외기로 방열시키게 하는 다수의 방열핀들로 이룬 것을 더 포함하는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 탱크(20)의 내부 타 측에는 상기 열 매체 최저수위 위치에서 설치되어 상기 탱크 내의 열 매체 온도를 검출하여서 열교환 된 열 매체의 강제적인 순환을 위한 펌프의 구동을 통제하는 온도센서를 더 포함하는 냉ㆍ온수 매트를 위한 열교환기.

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