KR101949469B1

KR101949469B1 - 냉난방 겸용 침구

Info

Publication number: KR101949469B1
Application number: KR1020110089989A
Authority: KR
Inventors: 신영섭
Original assignee: 신영섭
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2019-02-18
Also published as: KR20130026680A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 침구는, 히트 펌프를 포함하여 냉온 매체를 생성하는 냉난방부; 및 상기 냉온 매체가 흐르는 순환 라인에 의하여 냉난방이 이루어지는 침구부를 포함한다.

Description

냉난방 겸용 침구{BEDDING FOR BOTH HEATING AND COOLING}

본 발명은 냉난방 겸용 침구에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 냉난방이 모두 가능한 매트, 침대 등에 관한 것이다.

난방 효율을 향상할 수 있도록 바닥 난방을 가능하게 하는 매트, 침대 등이 많이 제안되고 있다. 종래 매트, 침대 등에서는 매트, 침대 등의 내부에 열선을 설치하여 가열함으로써 난방을 하고 있다. 그런데 이에 따르면 인체에 유해한 전자파가 발생하며 전기 소모가 많다.

이를 개선하기 위하여 국내특허출원 제2007-0116485호 등에 기재된 바와 같이 전기 보일러로 물을 가열하여 온수를 만들고, 이 온수를 난방관으로 순환시켜 난방을 하는 기술이 제안되었다. 그러나 이러한 기술에서는 난방 효율이 낮고, 하절기 등에 냉방을 할 수 없는 한계가 있다.

본 발명은 인체에 무해하고 높은 효율을 가지는 냉난방 겸용 침구를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 침구는, 히트 펌프를 포함하여 냉온 매체를 생성하는 냉난방부; 및 상기 냉온 매체가 흐르는 순환 라인에 의하여 냉난방이 이루어지는 침구부를 포함한다.

상기 냉온 매체를 저장하는 탱크; 상기 탱크와 상기 히트 펌프 사이에 위치하여 상기 냉난방부에서의 순환을 가능하도록 하는 제1 순환 펌프; 및 상기 탱크와 상기 순환 라인 사이에 위치하여 상기 침구부에서의 순환을 가능하도록 하는 제2 순환 펌프를 포함할 수 있다.

상기 침구부의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기를 더 포함할 수 있다.

상기 온도 측정기에 의해 측정된 온도에 기초하여 상기 냉온 매체의 온도가 노점 이상을 유지하도록 조절하는 온도 조절기를 더 포함할 수 있다.

상기 침구부의 습도를 측정하기 위한 습도 측정기를 더 포함할 수 있다.

상기 히트 펌프는, 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창 밸브를 포함할 수 있다.

상기 히트 펌프는 단일 사이클 또는 이원 사이클로 구성될 수 있다.

상기 순환 라인에 연결되며 상기 냉온 매체에 의하여 가열 또는 냉각된 기체를 방출하는 송풍기를 더 포함할 수 있다.

상기 송풍기는 덕트를 통하여 상기 침구부의 내부로 연결되어 상기 침구부의 내부로 상기 가열 또는 냉각된 기체를 공급할 수 있다.

온수를 저장하는 온수 탱크 및 냉수를 저장하는 냉수 탱크를 더 포함할 수 있다. 상기 침구부가, 제1 순환 라인이 내부에 위치하는 제1 부분과 제2 순환 라인이 제2 부분을 포함하여 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 분리 냉난방될 수 있다.

본 실시예에서 따른 냉난방 겸용 침구는 히트 펌프를 사용하여, 화석 연료를 사용하지 않으며 유해 가스 배출이 전혀 없어 환경 친화적이고 안전하다 그리고 인체에 유해한 전자파가 발생하지 않으며, 일반 전열 기구의 최소 2배 이상의 매우 우수한 효율을 가진다. 이에 따라 기존의 전기 장판 및 전열 기구를 대체하는 것에 의하여, 전력 과소비를 방지하여 전력난을 해소할 수 있고 이에 따른 기관 설비(발전소 등) 건립을 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 냉난방이 모두 가능하여 다양한 용도로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 침구의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 침구의 내부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 펌프의 내부 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 침구의 분리 냉난방을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 침구에 난방 모드만을 적용한 경우의 내부 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 침구에 냉방 모드만을 적용한 경우의 내부 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 침구를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 침구의 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 2에서는 온도 측정기(30), 온도 조절기(40) 및 습도 측정기(50)를 도시하지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 침구(100)는, 히트 펌프(도 2의 참조부호 110, 이하 동일)를 포함하여 냉온수를 생성하는 냉난방부(10)와, 냉온수가 흐르는 순환 라인(210)에 의하여 냉난방이 이루어지는 침구부(20)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.

침구부(20)는 냉난방이 가능한 매트 또는 침대일 수 있다. 이러한 침구부(20)로는 다양한 재질을 이용하여 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 침구부(20) 내부에는 냉온수가 흐르는 순환 라인(210)이 위치하게 된다. 이러한 순환 라인(210)은 냉온수가 순환될 수 있는 내부 통로를 가지며 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 이러한 순환 라인(210)은 침구부(20) 전체를 고르게 가열 또는 냉각할 수 있도록 지그재그 형상으로 배치될 수 있다. 그러나 이러한 침구부(20)의 형태 및 구조 등은 다양하게 변형될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

본 실시예에서 냉난방부(10)는 히트 펌프(110) 등을 포함하여, 침구부(20)가 냉방 또는 난방이 되도록 하는 것이다.

도 2를 참조하면, 냉난방부(10)의 히트 펌프(110)가 냉온수(냉수 및/또는 온수)를 만들고, 냉온수가 탱크(120)에 저장되고, 저장된 냉온수를 침구부(20)의 순환 라인(210)에 제공하는 것에 의하여 침구부(20)의 냉난방이 이루어진다. 이때, 탱크(120)와 히트 펌프(110) 사이에 제1 순환 펌프(132)가 위치하여 냉난방부(10) 내부에서의 냉온수 순환을 가능하도록 한다. 그리고 탱크(120)와 순환 라인(210) 사이(좀더 정확하게는 탱크(120)와 순환 라인(210)을 연결하는 유입 라인(210a))에 제2 순환 펌프(134)가 위치하여 침구부(20)에서의 냉온수 순환을 가능하도록 한다.

히트 펌프(110)는 외부 환경에서 쉽게 얻을 수 있는 공기, 물, 지열 등에서 얻은 열을 이용하여 필요한 곳에 에너지를 이동시키는 장치이다. 이러한 히트 펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용하여 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 방식을 사용하여 냉방 및 난방이 가능하도록 한다.

히트 펌프(110)는, 압축기(111)(냉방 시에는 증발기 역할을 함), 응축기(113)와, 증발기(115)(냉방 시에는 압축기 역할을 함)와, 냉매를 감압 및 팽창시키는 팽창 밸브(117a, 117b)를 포함한다. 그리고 냉매의 흐름을 냉난방에 따라 전환하는 사방 절환 밸브(119)를 포함할 수 있다. 이 외에도 냉매가 역류하지 않도록 하는 체크 밸브(121a, 121b)을 더 포함할 수 있다.

도면의 점선 화살표로 도시한 바와 같이, 난방 시에는 증발기(115)에 흐르는 냉매가 공기로부터 열을 취득하여 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입된다. 흡입된 냉매 가스는 압축기(111)에서 액화 가능하도록 고온 고압의 가스로 압축되어 토출된다. 고온 고압의 토출된 압축 가스는 사방 절환 밸브(119)를 거쳐 응축기(113)로 유입된다. 응축기(113)에 흐르는 냉수(제1 순환 펌프(132)에 의하여 흐름)에 열을 전달하고 서서히 냉각되어 응축되고, 응축된 냉매액은 체크 밸브(121a)를 경유하여 팽창 밸브(117b)를 거치면서 습포화 증기가 된다. 습포화 증기는 증발기(115)를 거치면서 공기 중에서 서서히 열을 흡수하면서 증발하여 증발기(115)의 끝단에서 완전히 증발하고 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입되는 사이클을 반복하면서 순환한다. 이와 같이 냉수가 응축기(113)를 통과하면서 냉매로부터 전달 받은 열에 의하여 온수가 되고, 이 온수가 제1 순환 펌프(132)에 의하여 탱크(120)에 저장된다. 탱크(120)에 저장된 온수는 제2 순환 펌프(134)에 의하여 유입 라인(210a)을 거쳐 순환 라인(210)에 공급되어 침구부(20)를 난방한 후에 배출 라인(210b)을 거쳐 탱크(120)로 복귀한다.

도면의 실선 화살표로 도시한 바와 같이, 냉방 시에는 응축기(113)(냉방 시에는 증발기 역할을 함)에 흐르는 냉매가 온수로부터 열을 취득하여 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입된다. 흡입된 냉매 가스는 압축기(111)에서 액화 가능하도록 고온 고압의 가스로 압축되어 토출된다. 고온 고압의 토출된 압축 가스는 사방 절환 밸브(119)를 거쳐 증발기(115)(냉방 시에는 응축기 역할을 함)로 유입된다. 고온 고압의 노출된 압축 가스는 증발기(115)에 열을 전달하고 서서히 냉각되어 응축되고, 응축된 냉매액은 체크 밸브(121b)를 경유하여 팽창 밸브(117a)를 거치면서 습포화 증기가 된다. 습포화 증기는 응축기(113)를 거치면서 공기 중에서 서서히 열을 흡수하면서 증발하여 응축기(113)의 끝단에서 완전히 증발하고 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입되는 사이클을 반복하면서 순환한다. 이와 같이 온수가 응축기(113)를 통과하면서 냉수가 되고, 이 냉수가 제1 순환 펌프(132)에 의하여 탱크(120)에 저장된다. 탱크(120)에 저장된 냉수는 제2 순환 펌프(134)에 의하여 유입 라인(210a)을 거쳐 순환 라인(210)에 공급되어 침구부(20)를 냉방한 후에 배출 라인(210b)을 거쳐 탱크(120)로 복귀한다.

상술한 설명 및 도면에서는 증발기(115)(냉방 시에는 응축기 역할을 함)로 공냉식 증발기를 사용한 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 증발기(115)로 수냉식 증발기를 사용하여 폐수열 또는 상수도를 이용하여 열을 공급받을 수 있다. 이 외에도 다양한 방식의 증발기를 사용할 수 있음은 물론이다. 이는 이하의 실시예들에서도 동일하다.

또한, 히트 펌프(110) 내에 냉온수가 흐르는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 덕트(도시하지 않음)를 이용하여 차가운 공기와 뜨거운 공기가 흐르게 하는 등 다양한 냉온 매체를 사용할 수 있음은 물론이다.

다시 도 1을 참조하면, 본 실시예에서는 침구부(20)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기(30)와, 온도 측정기(30)에 의해 측정된 온도에 기초하여 온도를 조절하는 온도 조절기(40)와, 침구부(20)의 습도를 측정하기 위한 습도 측정기(50)를 포함할 수 있다.

온도 측정기(30)로는 침구부(20)의 온도를 측정할 수 있는 다양한 측정기를 사용할 수 있다. 도면에서는 일례로 침구부(20) 내의 순환 라인(210) 중에서 배출되는 부분의 온도를 측정하여, 침구부(20)를 다 순환하고 난 후의 온도를 측정하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 온도 측정기(30)는 다양한 위치에서 침구부(20)의 온도를 측정할 수 있도록 설치되면 족하다.

온도 조절기(40)는 온도 측정기(30)에 측정된 온도를 기초로 침구부(20)의 온도를 원하는 수준으로 유지하도록 한다. 특히, 본 실시예에서 온도 조절기(40)는 냉방 시 냉수의 온도가 노점 온도 이상의 온도를 유지하도록 한다. 즉, 냉수의 온도가 노점 온도에 도달하면 히트 펌프(110)의 작동을 중지하여 냉수의 온도가 더 이상 저하되는 것을 방지한다. 이에 의하여 침구부(20)의 냉방 시 침구(100) 표면에 응결 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 기존에는 침구(100)에 냉방을 할 경우 공기 중의 습기가 침구(100)의 낮은 온도로 인하여 노점 온도에 도달하여 침구(100) 표면에 응결 현상이 발생하였다. 본 실시예에서는 온도 조절기(40)를 이용하여 이러한 표면 응결 현상을 방지한 것이다.

또한, 온도 조절기(40)는 사용자에 의하여 설정된 온도를 유지하도록 하는 역할을 함께 수행할 수 있다. 즉, 사용자가 냉방 모드, 난방 모드 중에 하나를 선택한 후 원하는 온도를 설정하면, 이에 따라 온도 조절기(40)가 히트 펌프(110)의 구동을 조절하여 원하는 온도가 유지되도록 할 수 있다.

도면에서는 온도 조절기(40)가 침구부(20) 쪽에 위치한 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 별도의 컨트롤 박스에 온도 조절기(40)를 설치하거나, 히트 펌프(110)를 구비한 냉난방부(10)에 온도 조절기(40)를 함께 위치시키는 등 다양한 변형이 가능하다.

습도 측정기(50)로는 침구부(20)의 습도를 측정할 수 있는 다양한 측정기를 사용할 수 있다. 도면에서는 일례로 침구부(20)의 양 가장자리에 습도 측정기(50)을 부착하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 습도 측정기(50)는 다양한 위치에서 침구부(20)의 습도를 측정할 수 있도록 설치되면 족하다.

본 실시예에서 따른 냉난방 겸용 침구는 히트 펌프(110)를 사용하여, 화석 연료를 사용하지 않으며 유해 가스 배출이 전혀 없어 환경 친화적이고 안전하다. 그리고 인체에 유해한 전자파가 발생하지 않으며 일반 전열 기구의 최소 2배 이상의 매우 우수한 효율을 가진다. 이에 따라 기존의 전기 장판 및 전열 기구를 대체하는 것에 의하여, 전력 과소비를 방지하여 전력난을 해소할 수 있고, 이에 따른 기관 설비(발전소 등) 건립을 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 냉난방이 가능하여 다양한 용도로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 침구에 대하여 상세하게 설명한다. 명확하고 간단한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서는 순환 라인(210)에 연결된 유입 라인(210a) 상에 설치되어 이를 흐르는 냉온수에 의하여 가열 또는 냉각된 기체를 방출하는 송풍기(60)를 포함한다. 송풍기(60)로는 다양한 방식 및 구조의 송풍기를 사용할 수 있다.

이에 의하면 난방 시에 순환 라인(210)를 흐르는 온수에 의하여 송풍기(60)에서 온풍이 나오도록 하여 온풍기로 기능하도록 할 수 있다. 이에 의하여 온수에 의한 바닥 난방과 함께 송풍기(60)에 의한 공간 난방이 이루어져 난방 효과를 향상하도록 할 수 있도록 한다. 또한, 냉방 시에는 순환 라인(210)를 흐르는 냉수에 의하여 송풍기(60)에서 냉풍이 나오도록 하여 냉풍기로 기능하도록 할 수 있다. 이에 의하여 냉수에 의한 바닥 냉방과 함께 송풍기(60)에 의한 공간 냉방이 이루어져 냉방 효과를 향상하도록 할 수 있도록 한다.

본 실시예에서는 송풍기(60)가 공간 냉난방을 위하여 사용되는 것을 예시하였으나, 변형예로 도 4에 도시한 바와 같이, 이러한 송풍기(62)에 의한 따뜻한 바람 또는 차가운 바람이 덕트(64)를 통하여 침구부(20)의 내부로 공급되도록 하여 바닥 냉난방에 기여하도록 할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 히트 펌프(110a)이 이원 사이클을 가진다. 좀더 구체적으로, 본 실시예의 히트 펌프(110a)는 제1 압축기(111), 케스케이드 열 교환기(또는 “제1 응축기”)(113), 증발기(115), 제1 팽창 밸브(117), 제2 팽창 밸브(213), 제2 압축기(215) 및 응축기(또는 “제2 응축기”)(217)를 포함할 수 있다.

케스케이드 열교환기(113)은 제1 사이클의 응축기이면서 동시에 제 2사이클의 증발기 역할을 하는 구조이다. 난방 시에 제1 사이클의 증발기(115)에 흐르는 냉매가 공기로부터 열을 취득하여 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입된다. 흡입된 냉매 가스는 압축기(111)에서 액화 가능하도록 고온 고압의 가스로 압축되어 토출된다. 고온 고압의 토출된 압축 가스는 케스케이드 열교환기(113)로 유입된다. 동시에 케스케이드 열교환기(113)의 반대편에 흐르는 제2 사이클의 순환된 냉매의 증발에 의해 서서히 냉각되어 응축되고, 응축된 냉매액은 팽창 밸브(117b)를 거치면서 습포화 증기가 된다. 습포화 증기는 증발기(115)를 거치면서 공기 중에서 서서히 열을 흡수하면서 증발하여 증발기(115)의 끝단에서 완전히 증발하고 건포화 증기가 되어 압축기(111)로 유입되는 사이클을 반복하면서 순환한다. 제 2사이클의 냉매가 제2 팽창 밸브(213)를 거쳐 습포화 증기가 되고, 이어서 케스케이드 열교환기(113)에서 제1 사이클의 고온 고압의 토출 가스를 냉각하며 계속 증발하여 건포화 증기가 된다. 제2 압축기(215)로 유입 토출된 고온 고압의 냉매 가스는 응축기(217)를 통과하면서 물에 열을 전달하고 응축되며 사이클 순환을 반복한다. 응축기(217)의 냉매로부터 전달 받은 열에 의하여 냉각수가 고온수가 되고, 이 온수가 제1 순환 펌프(132)에 의하여 탱크(120)에 저장된다. 탱크(120)에 저장된 온수는 제2 순환 펌프(134)에 의하여 유입 라인(210a)을 거쳐 순환 라인(210)에 공급되어 침구부(20)를 난방한 후에 배출 라인(210b)을 거쳐 탱크(120)로 복귀한다.

제1 사이클에서는 저온에서 용이하게 증발하는 특성을 가지는 냉매를 사용하여 공기, 물, 지열, 폐열 등에서 쉽게 열을 취득할 수 있도록 한다. 그리고 제2 사이클에서는 고온에서 용이하게 응축하는 특성의 냉매를 사용하여 온수 온도를 높게 올릴 수 있다.

이에 따라 앞선 실시예들과 같은 단일 사이클에서는 난방 시 50~60℃ 정도의 온수를 공급할 수 있는 반면, 본 실시예와 같은 이원 사이클에서는 난방 시 70~80℃ 정도의 온수를 공급할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 난방 시 좀더 높은 온도가 요구되는 침구(예를 들어, 찜질 효과를 필요로 하는 물리 치료용 침대 또는 매트) 등에 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 펌프의 내부 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 히트 펌프(110b)는, 제1 압축기(111), 제1 응축기(113), 증발기(115), 제1 팽창 밸브(117a, 117b), 제1 사방 절환 밸브(119)를 구비하는 제1 사이클과, 제2 압축기(311), 제2 응축기(313), 제2 팽창 밸브(317a, 317b), 제2 사방 절환 밸브(319)를 구비하는 제2 사이클을 구비한다. 제2 사이클은 제1 응축기(113)에 연결된다.

도면의 점선 화살표로 도시한 바와 같이, 난방 시에 제1 사이클에서는 도 2에서 설명한 바와 같이 냉매가 흐르게 된다. 난방 시에 제1 사이클의 냉매 흐름에 따라 제1 응축기(113)를 흐르는 제2 사이클의 냉매가 가열된다. 제2 사이클의 냉매가 제2 사이클에서 순환되고, 이에 의하여 제2 응축기(313)를 흐르는 냉수를 가열한다.

제1 사이클의 냉매와 제2 사이클의 냉매가 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 사이클에서는 저온에서 용이하게 증발하는 특성을 가지는 냉매를 사용하여 공기, 물, 지열, 폐열 등에서 쉽게 열을 취득할 수 있도록 할 수 있다. 그리고 제2 사이클에서는 고온에서 용이하게 응축하는 특성의 냉매를 사용하여 온수 온도를 높게 올릴 수 있다.

본 실시예와 같은 이원 사이클에서는 난방 시 70~80℃ 정도의 온수를 공급할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 난방 시 좀더 높은 온도가 요구되는 침구(예를 들어, 찜질 효과를 필요로 하는 물리 치료용 침대 또는 매트) 등에 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 침구의 내부 구성도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 침구부(20)가 제1 순환 라인(211)을 가지는 제1 부분(21)과 제2 순환 라인(221)를 가지는 제2 부분(22)을 포함하고, 제1 부분(21)과 제2 부분(22)에서 분리 냉난방이 이루어진다.

본 실시예에서 히트 펌프(110c)는 일례로 단일 사이클을 가지면서 공랭식 및 수냉식의 하이브리드 형태를 가진다. 즉, 히트 펌프(110c)가 압축기(111), 응축기(113), 수냉식 증발기(115a), 공냉식 증발기(115b), 제1 팽창 밸브(117a), 제2 팽창 밸브(117b), 냉매의 흐름을 조절하기 위한 밸브들(119a)를 포함할 수 있다. 그리고 온수를 저장하는 온수 탱크(122)와 냉수를 저장하는 냉수 탱크(124)를 별개로 구비한다.

그리고 온수 탱크(122)와 히트 펌프(110) 사이에 제1 온수 순환 펌프(132a)가 위치하여 냉난방부(10) 내부에서의 온수 순환을 가능하도록 하고, 온수 탱크(122)와 제1 순환 라인(211) 사이에 제2 온수 순환 펌프(134a)가 위치하여 침구부(20)에서의 온수 순환을 가능하도록 한다. 냉수 탱크(124)와 히트 펌프(110) 사이에 제1 냉수 순환 펌프(132b)가 위치하여 냉난방부(10) 내부에서의 냉수 순환을 가능하도록 하고, 냉수 탱크(124)와 제2 순환 라인(212) 사이에 제2 냉수 순환 펌프(134b)가 위치하여 침구부(20)에서의 냉수 순환을 가능하도록 한다.

냉난방 동시 모드에서는 도면의 굵은 선 및 화살표로 표시한 바와 같이, 냉매가 압축기(111), 응축기(113), 제1 팽창 밸브(117a), 수냉식 증발기(115a)를 순환하도록 하여 응축기(113)를 통과하는 냉수에 열을 공급하여 온수를 생성한다. 이 온수가 제1 온수 순환 펌프(132a)에 의하여 온수 탱크(122)에 저장된다. 온수 탱크(122)에 저장된 온수는 제2 온수 순환 펌프(134a)에 의하여 제1 및/또는 제2 순환 라인(211, 212)에 공급된다. 그리고 수냉식 증발기(115a)에 냉수 탱크(124)가 연결된다. 그러면 제1 냉수 순환 펌프(132b)에 의하여 순환되어 수냉식 증발기(115a)를 거치면서 생성된 냉수가 냉수 탱크(124)에 저장되고, 이 냉수가 제2 냉수 순환 펌프(134b)에 의하여 제1 및/또는 제2 순환 라인(211, 212)에 공급된다.

이때, 본 실시예에서는 제1 부분(21)과 제2 부분(22)의 분리 냉난방을 가능하도록 냉수 및 온수의 흐름을 제어하는 제1 내지 제4 밸브(71, 72, 73, 74)를 포함한다. 제1 밸브(71)는, 제1 순환 라인(211)에 연결된 제1 유입 라인(211a)과 제2 순환 라인(212)에 제2 배출 라인(212b)를 연결하는 라인 상에 위치한다. 제2 밸브(72)는 제1 순환 라인(211)에 연결된 제1 배출 라인(211b) 상에 위치한다. 제3 밸브(73)은 제1 순환 라인(211)에 연결된 제1 배출 라인(211b)와 제2 순환 라인(212)에 연결된 제2 유입 라인(212a)를 연결하는 라인 상에 위치한다. 제4 밸브(74)는 제2 순환 라인(212)에 연결된 제2 배출 라인(212b) 상에 위치한다.

도 8 내지 도 10을 참조하여 제1 내지 제4 밸브(71, 72, 73, 74)를 이용하여 제1 부분(21)과 제2 부분(22)에서 분리 냉난방을 하는 원리를 설명하면 다음과 같다.

도 8을 참조하면, 제1 부분(21)과 제2 부분(22)이 모두 난방일 경우에는 제1 밸브(71)를 열어 온수가 제1 순환 라인(211)과 제2 배출 라인(212b)으로 모두 공급한다. 이때, 제4 밸브(74)는 잠겨진 상태이고 제3 밸브(73)와 제2 밸브(72)는 열려진 상태이다.

제1 순환 라인(211)으로 공급된 온수는 제1 부분(21)을 난방하고 제1 배출 라인(212b)를 통하여 제2 밸브(72)를 거쳐 온수 탱크(122)로 돌아온다. 제2 배출 라인(212b)으로 공급된 온수는 제2 부분(22)을 난방하고 제2 유입 라인(212a), 제3 밸브(73) 및 제1 배출 라인(211b)을 거쳐 온수 탱크(122)로 돌아오게 된다.

도 9를 참조하면, 제1 부분(21)이 난방이고 제2 부분(22)이 냉방일 경우에는 제1 밸브(71)와 제3 밸브(73)를 닫고, 제2 밸브(72)와 제4 밸브(74)를 연다. 그러면 온수가 제1 순환 라인(211) 및 제2 밸브(72)를 거쳐 온수 탱크(122)로 돌아오고, 냉수가 제2 순환 라인(212) 및 제4 밸브(74)를 거쳐 냉수 탱크(124)로 돌아온다. 이에 의하여 제1 부분(21)이 난방되고, 제2 부분(22)이 냉방된다.

도 10을 참조하면, 제1 부분(21)과 제2 부분(22)이 모두 냉방일 경우에는 제3 밸브(73)을 열어 냉수가 제2 순환 라인(212)과 온수 배출 라인(126b)으로 모두 공급된다. 이때, 제1 밸브(71)는 열린 상태이고 제3 밸브(73)와 제2 밸브(72)는 잠긴 상태이다.

제2 순환 라인(212)으로 공급된 냉수는 제2 부분(22)을 냉방하고 냉수 배출 라인(128b)를 통하여 냉수 탱크(124)로 돌아온다. 제1 배출 라인(211b)으로 공급된 냉수는 제1 부분(21)을 냉방하고 제1 밸브(71) 및 제2 배출 라인(212b)를 거쳐 냉수 탱크(124)로 돌아오게 된다.

이와 같이 본 실시예에서는 제1 부분(21)과 제2 부분(22)에 분리 냉난방을 할 수 있어 사용자의 필요에 따라 서로 개별적으로 냉방 또는 난방을 할 수 있어 사용자의 편의를 도모할 수 있다.

상술한 설명에서는 냉난방 동시 모드의 경우를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 난방 모드만을 사용할 경우에는 냉수 탱크(124)와 이와 관련된 구성을 구비하지 않을 수 있다. 즉, 도 11과 같이, 냉매가 압축기(111), 응축기(113), 제2 팽창 밸브(117b), 공냉식 증발기(115b)를 순환하도록 하여 응축기(113)를 통과하는 냉수에 열을 공급하여 온수를 생성한다.

이와 반대로 냉방 모드만을 사용할 경우에는 냉수 탱크(124)와 이와 관련된 구성을 구비하지 않고, 온수 탱크(122)를 냉수 탱크로 사용할 수 있다. 즉, 도 12와 같이, 냉매가 압축기(111), 수냉식 증발기(115a)(냉방 시에는 공냉식 응축기 역할함), 제1 팽창 밸브(117a), 공냉식 증발기(115b)(냉방 시에는 수냉식 증발기 역할함)를 순환하도록 하여 응축기(113)를 통과하면서 냉수가 생성되도록 한다.

상술한 바에서는 공냉식 및 수냉식 하이브리드에서 단일 사이클을 구비한 것을 예시하였으나, 도 5에서와 같이 케스케이드 열 교환기(도 4의 참조부호 113), 제2 팽창 밸브(도 4의 참조부호 213), 제2 압축기(도 4의 참조부호 215) 등을 더 포함하는 이원 사이클일 수도 있다. 이에 대한 설명은 도 7 내지 도 12에 대한 설명에 도 5에 대한 설명을 더한 것에 불과하므로 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

압축기, 응축기, 증발기, 팽창 밸브, 및 사방 절환 밸브를 가지는 히트 펌프를 포함하여 냉온 매체를 생성하는 냉난방부;
상기 냉온 매체가 흐르는 순환 라인에 의하여 냉난방이 이루어지는 침구부;
상기 침구부의 온도를 조절하는 온도조절기; 및
상기 순환 라인에 연결되며 상기 냉온 매체에 의하여 가열 또는 냉각된 기체를 방출하는 송풍기;를 포함하는 침구로서,
난방 시 상기 히트 펌프의 냉매는 상기 증발기에서 공기로부터 열을 취득하여 건포화 증기가 되어 상기 사방절환밸브를 거쳐 상기 압축기로 유입되어 압축되고 토출되며, 상기 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방 절환 밸브를 거쳐 상기 응축기로 유입되어 상기 응축기에서 상기 냉온 매체에 열을 전달하고 응축되며 상기 팽창밸브를 거치면서 습포화증기가 된 후 상기 증발기로 재순환되고, 상기 냉온 매체는 열을 전달받은 후 온수가 되어 상기 순환라인을 순환하며 난방하고,
냉방 시 상기 히트 펌프의 냉매는 상기 응축기(냉방 시에는 증발기 역할을 함)에서 상기 냉온 매체(온수)로부터 열을 취득하여 건포화 증기가 되어 상기 사방절환밸브를 거쳐 상기 압축기로 유입되어 토출되며, 상기 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방 절환 밸브를 거쳐 증발기(냉방 시에는 응축기 역할을 함)로 유입되어 상기 증발기에서 공기로 열을 전달하고 응축되며 상기 팽창 밸브를 거치면서 습포화 증기가 된 후 상기 응축기로 재순환되고, 상기 냉온매체는 열을 전달한 후 냉수가 되어 상기 순환라인을 순환하며 냉방하며,
상기 온도조절기는 상기 냉수의 온도가 노점 온도에 도달하면 상기 히트 펌프의 작동을 중지하여 냉수의 온도가 더 이상 저하되는 것을 방지하여 상기 침구부의 냉방 시 침구 표면에 응결 현상이 발생되는 것을 방지하는 침구.
제1항에 있어서,
상기 냉온 매체를 저장하는 탱크;
상기 탱크와 상기 히트 펌프 사이에 위치하여 상기 냉난방부에서의 순환을 가능하도록 하는 제1 순환 펌프; 및
상기 탱크와 상기 순환 라인 사이에 위치하여 상기 침구부에서의 순환을 가능하도록 하는 제2 순환 펌프
를 포함하는 침구.
제2항에 있어서,
상기 침구부의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기를 더 포함하는 침구.
삭제
제3항에 있어서,
상기 침구부의 습도를 측정하기 위한 습도 측정기를 더 포함하는 침구.
삭제
제5항에 있어서,
상기 히트 펌프는 단일 사이클 또는 이원 사이클로 구성되는 침구.
삭제
제1항에 있어서,
상기 송풍기는 덕트를 통하여 상기 침구부의 내부로 연결되어 상기 침구부의 내부로 상기 가열 또는 냉각된 기체를 공급하는 침구.
제9항에 있어서,
온수를 저장하는 온수 탱크 및 냉수를 저장하는 냉수 탱크를 더 포함하고,
상기 침구부가, 제1 순환 라인이 내부에 위치하는 제1 부분과 제2 순환 라인이 내부에 위치하는 제2 부분을 포함하여 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 분리 냉난방되는 침구.