KR101970965B1 - 온수로 가열되는 침대용 보료의 온도제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체를 가열하는 가열부, 침대에 배치된 보료를 관통하는 온수배관으로 상기 유체를 순환시키는 순환부, 및 상기 가열부를 제어하여 상기 보료의 최상층에 배치되는 판재층의 온도를 조절하는 제어부를 포함하고 상기 침대와 일정 거리 이상 이격되어 배치되는 온수보일러; 및 상기 제어부와 직류저전압 라인으로 연결되어 있으면서 상기 제어부로 신호를 송수신하는 통신부, 사용자 입력을 인식하고 상기 사용자 입력에 따라 생성되는 설정온도신호를 상기 통신부를 통해 상기 제어부로 송신하는 사용자입력부, 및 상기 통신부를 통해 수신되는 표시온도를 디스플레이장치에 표시하는 표시부를 포함하고 상기 침대의 상측면 일 지점에 배치되는 인터페이스장치를 포함하는 온도제어시스템을 제공한다.

Description

온수로 가열되는 침대용 보료의 온도제어시스템{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR BED MATTRESS HEATED BY HOT WATER}

본 발명은 온수로 가열되는 침대에 관한 것이다.

일반적으로 침대 프레임 내에 삽입되는 깔개를 매트리스라고 부른다. 그리고, 매트리스 중에서 돌판, 흙판, 옥판 및 각종 볼매립판-황토볼, 생황토볼, 숯볼 등-을 매립한 매트리스를 보료라고 부른다.

보료에 매립된 물질은 인체와의 상호작용을 통해 인체에 이로운 기능을 제공할 수 있는데, 이러한 이로운 건강기능이 수면 중에 발생할 수 있다는 측면에서 보료를 사용하는 침대가 증가 추세에 있다.

최근에는 보료에 전기열선을 배선하고 이러한 전기열선에 전력을 공급함으로써 전술한 건강기능과 더불어 온열기능을 추가 제공하는 온열침대가 다수 개발되고 있다. 이러한 온돌침대는 바닥난방을 선호하는 사용자들에게 건강기능과 온열기능을 동시에 제공해 줄 수 있다는 측면에서 장점을 가지고 있지만 온열기능이 전기열선에 의해 이루어짐으로써 인체가 전자파에 직접적으로 노출된다는 문제를 가지고 있다.

한편, 온돌침대의 전자파 문제를 해결하기 위해 보료에 온수배관을 배치하고 온수배관에 공급되는 온수를 이용하여 온열기능을 제공하는 온수보일러침대가 개발되고 있으나, 이러한 온수보일러침대 또한, 몇가지 문제를 가지고 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있다.

첫번째 문제로, 종래 온수보일러침대에서 사용되는 온수보일러는 전기를 이용하여 온수를 생산하기 때문에 그 과정에서 전자파가 발생하게 되는데, 종래의 온수보일러는 침대에 있는 사용자가 짧은 동선으로 온수의 온도(혹은 침대의 온도)를 조작할 수 있게 하기 위해 온수보일러를 침대에 근접시켜 배치함으로써 사용자가 온수보일러에서 발생하는 전자파에 쉽게 노출되게 하는 문제가 있었다. 더불어, 이러한 온수보일러는 사용자가 조작을 위해 온수보일러 쪽으로 이동해야 하는 사용자불편의 문제도 가지고 있었다.

두번째 문제로, 종래 온수보일러침대에서 사용되는 온수보일러는 온수의 온도만을 고려하여 제어되었는데, 이러한 제어는 보료에 매립된 물질의 특성을 반영하지 않아 보료에 매립되는 물질이 달라질 경우 온수보일러를 다시 설계해야 하는 문제가 있었다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 온수보일러에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화시키고 온수보일러에 대한 온도제어의 사용자 편의성을 제고시키는 기술을 제공하는 것이다.

다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 보료에 매립된 물질의 특성을 인식하고 각각의 특성에 따라 최적화된 온도제어 기술을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 특정물질을 포함하고 상기 특정물질을 통과하여 하측면으로부터 상측면으로 전달되는 열을 상기 상측면에 접촉되는 인체로 제공하는 판재층, 상기 판재층의 하측 방향에 배치되고 온수배관을 통해 공급되는 열을 상기 판재층으로 전달하는 온수배관층, 및 상기 판재층의 하측온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하는 보료; 및 유체를 가열하는 가열부, 가열된 유체를 상기 온수배관으로 순환시키는 순환부, 및 상기 판재층의 특성을 인식하고 상기 제1온도센서에 의해 측정되는 상기 판재층의 하측온도가 상기 판재층의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 상기 유체를 가열시키는 제어부를 포함하는 온수보일러;를 포함하는 보료시스템을 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 특정물질을 포함하고 상기 특정물질을 통과하여 하측면으로부터 상측면으로 전달되는 열을 상기 상측면에 접촉되는 인체로 제공하는 판재층, 상기 판재층의 하측 방향에 배치되고 온수배관을 통해 공급되는 열을 상기 판재층으로 전달하는 온수배관층, 및 상기 판재층의 하측온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하는 보료; 및 내측으로 상기 보료가 배치되는 침대프레임을 포함하고, 상기 온수배관은, 상기 판재층의 특성을 인식하고 상기 제1온도센서에 의해 측정되는 상기 판재층의 하측온도가 상기 판재층의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 상기 유체를 가열시키는 온수보일러와 연결되는 침대를 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 특정물질을 포함하고 상기 특정물질을 통과하여 하측면으로부터 상측면으로 전달되는 열을 상기 상측면에 접촉되는 인체로 제공하는 판재층, 상기 판재층의 하측 방향에 배치되고 온수배관을 통해 공급되는 열을 상기 판재층으로 전달하는 온수배관층, 및 상기 판재층의 하측온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하는 보료와 연결되고, 유체를 가열하는 가열부; 가열된 유체를 상기 온수배관으로 순환시키는 순환부; 및 상기 판재층의 특성을 인식하고 상기 제1온도센서에 의해 측정되는 상기 판재층의 하측온도가 상기 판재층의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 상기 유체를 가열시키는 제어부를 포함하는 온수보일러를 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 유체를 가열하는 가열부, 침대에 배치된 보료를 관통하는 온수배관으로 상기 유체를 순환시키는 순환부, 및 상기 가열부를 제어하여 상기 보료의 최상층에 배치되는 판재층의 온도를 조절하는 제어부를 포함하고 상기 침대와 일정 거리 이상 이격되어 배치되는 온수보일러; 및 상기 제어부와 직류저전압 라인으로 연결되어 있으면서 상기 제어부로 신호를 송수신하는 통신부, 사용자 입력을 인식하고 상기 사용자 입력에 따라 생성되는 설정온도신호를 상기 통신부를 통해 상기 제어부로 송신하는 사용자입력부, 및 상기 통신부를 통해 수신되는 표시온도를 디스플레이장치에 표시하는 표시부를 포함하고 상기 침대의 상측면 일 지점에 배치되는 인터페이스장치를 포함하는 온도제어시스템을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 온수보일러에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면 온수보일러에 대한 온도제어의 사용자 편의성을 제고시킬 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 보료에 매립된 물질의 특성을 인식하고 각각의 특성에 따라 최적화된 온도제어를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침대 및 온수보일러의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보료의 단면도로서, 도 1의 A-A'를 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재층의 특성 인식 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침대 및 온수보일러의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 침대(100)는 프레임(102) 및 보료(110)를 포함할 수 있다.

보료(110)는 프레임(102) 내에 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는 프레임(102)이 보료(110)의 상측면을 제외한 나머지 면을 모두 둘러싸는 형태로 보료(110)가 프레임(102)에 삽입될 수 있다.

보료(110)의 상측면 일 지점에는 인터페이스장치(130)가 배치될 수 있다.

인터페이스장치(130)는 사용자 입력을 획득하거나 침대(100) 혹은 온수보일러(120)의 상태를 표시하는 장치로서, 온수보일러(120)와 분리되어 배치될 수 있다.

온수보일러(120)는 침대(100)와 일정 거리 이상 이격되어 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는 온수보일러(120)는 침대(100) 아래에 배치될 수 있다. 보료(110)에는 금속층이 배치될 수 있는데, 일반적으로 금속층은 전자파를 흡수할 수 있기 때문에 침대(100) 아래에 배치되는 온수보일러(120)에서 발생하는 전자파는 보료(110)에 배치된 금속층에 의해 차단 혹은 흡수될 수 있다.

온수보일러(120)가 이와 같이 침대(100)와 일정 거리 이상 이격되거나 침대(100) 아래에 배치되게 되면, 침대(100) 상에 누워 있는 사용자는 온수보일러(120)를 직접적으로 조작하기 어렵게 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 침대(100) 및 온수보일러(120)는 온수보일러(120)를 제어하거나 온수보일러(120)의 상태를 모니터링할 수 있는 인터페이스장치(130)가 침대(100)의 상측면 일 지점에 배치되면서 사용자 편의성을 제고시킬 수 있다.

침대(100) 상측면의 일 지점에 배치되는 인터페이스장치(130)는 통신라인(L1)을 통해 온수보일러(120)와 연결되면서 사용자 입력에 따라 생성되는 각종 설정신호-예를 들어, 설정온도신호 등-를 온수보일러(120)로 전송할 수 있다. 또한, 인터페이스장치(130)는 통신라인(L1)을 통해 온수보일러(120)에서 제공되는 각종 상태정보-예를 들어, 표시온도(현재온도 혹은 설정온도) 등-를 내장된 디스플레이장치에 표시할 수 있다.

이러한 인터페이스장치(130)를 통해 사용자 편의성이 제고되면서 온수보일러(120)에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.

통신라인(L1)은 보료(110)에 매립되어 배치될 수 있다. 그리고, 통신라인(L1)은 보료(110) 혹은 프레임(102)에 배치되는 제1커넥터(C1)를 통해 외부통신라인(L1')과 연결되고, 외부통신라인(L1')은 다시 온수보일러(120)와 연결되면서 인터페이스장치(130)와 온수보일러(120)가 연결될 수 있다.

인터페이스장치(130)와 온수보일러(120)는 RS-232 통신과 같은 직류저전압-예를 들어, 5V이하의 직류전압-으로 작동되는 프로토콜로 통신할 수 있다. 그리고, 통신라인(L1)은 내압이 낮은 직류저전압 라인으로 구성될 수 있다.

일반적으로 온수보일러(120)는 상대적으로 교류고전압-예를 들어, 220V 교류전압-을 이용하기 때문에 전자파가 크게 발생하나 직류저전압을 이용하는 통신라인(L1) 및 인터페이스장치(130)는 상대적으로 매우 작은 전자파만 발생시킨다.

한편, 보료(110)에는 온수배관(P1, P2)이 매립되고, 온수보일러(120)는 이러한 온수배관(P1, P2)으로 가열된 온수를 공급하여 침대(100)에 온열을 제공할 수 있다. 온수배관(P1, P2)은 제2커넥터(C2) 및 제3커넥터(C3)를 통해 외부온수배관(P1', P2')과 연결되고 외부온수배관(P1', P2')은 다시 온수보일러(120)와 연결될 수 있다.

온수보일러(120)는 내부적으로 온수의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 이용하여 온수의 온도를 적절한 값으로 유지시킬 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 온수보일러(120)는 보료(110)에 배치되는 제1온도센서(140)를 통해 보료(110)의 온도를 측정하고 이를 이용하여 보료(110)의 상측면의 온도를 적절한 값으로 유지시킬 수 있다.

제1온도센서(140)는 RTD(Resistance Temperature Detector)센서, NTC(Negative Temperature Coefficient)센서 등 온도에 따라 전기적 특성이 달라는 센서가 사용될 수 있다.

제1온도센서(140)는 온도센싱라인(L2)을 통해 센싱신호를 온수보일러(120)로 전송할 수 있다. 온도센싱라인(L2)은 보료(110)에 매립되어 배치될 수 있는데, 온도센싱라인(L2)은 제4커넥터(C4)를 통해 외부온도센싱라인(L2')과 연결되고, 외부온도센싱라인(L2')은 다시 온수보일러(120)와 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어시스템의 구성도이다.

온도제어시스템(200)은 온수보일러(120) 및 인터페이스장치(130)를 포함할 수 있다.

온수보일러(120)와 인터페이스장치(130)는 물리적으로 서로 이격되어 있으면서 전기적으로 통신라인(L1)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 통신라인(L1)은 도 1을 참조하여 설명한 통신라인(L1)과 외부통신라인(L1')을 모두 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어시스템(200)은 온수보일러(120)와 인터페이스장치(130)가 분리됨으로써, 사용자의 편의성을 제고시키면서 온수보일러(120)에 의한 전자파의 영향을 최소화시킬 수 있다.

온수보일러(120)는 가열부(125), 순환부(126) 및 제어부(122)를 포함할 수 있다.

가열부(125)는 온수배관(P1, P2)으로 흐르는 유체를 가열시킬 수 있다. 여기서, 유체는 일반적으로 사용되는 물일 수 있으나, 실시예에 따라서는 물에 일정한 물질이 혼합된 액체이거나 다른 종류의 액체일 수 있다.

가열부(125)는 전기로 열을 발생시키는 전기식히터일 수 있다. 가열부(125)는 내부적으로 발열저항을 포함하고 있으면서 발열저항에 전기를 공급하여 열을 발생시킬 수 있다.

가열부(125)는 열 조절 장치를 포함할 수 있다. 발열량은 발열장치-예를 들어, 발열저항-에 공급되는 전력량에 비례하게 되는데, 가열부(125)는 발열장치로 공급되는 전력의 공급시간을 조절하여 발열량을 조절할 수 있다.

다른 예로서, 가열부(125)는 전력변환장치를 포함하고 있으면서 전력변환장치를 통해 출력되는 전압의 크기를 조절하여 발열량을 조절할 수 있다. 전력변환장치의 출력전압은 발열장치와 연결될 수 있는데, 이때 가열부(125)는 전력변환장치를 통해 출력전압의 크기를 조절하면 발열장치에서의 발열량을 조절할 수 있다.

가열된 유체-온수-는 순환부(126)에 의해 온수배관(P1, P2)으로 순환될 수 있다. 순환부(126)는 내부적으로 전동식펌프를 포함할 수 있는데, 전동식펌프는 가열된 유체를 침대에 배치된 보료를 관통하는 제1온수배관(P1)으로 밀어낼 수 있다. 전동식펌프에 의해 가압된 유체는 제1온수배관(P1)을 통해 흐르르다가 제2온수배관(P2)을 통해 온수보일러(120)로 다시 회수될 수 있다.

온수보일러(120)에는 유체를 일시적으로 저장하는 수조(124)가 포함될 수 있다. 그리고, 가열부(125)는 수조(124)에 저장된 유체를 가열할 수 있고, 순환부(126)는 수조에 저장된 유체를 제1온수배관(P1) 및 제2온수배관(P2)으로 순환시킬 수 있다.

제어부(122)는 가열부(125) 및 순환부(126)를 이용하여 침대의 온도를 적절하게 제어할 수 있다.

제어부(122)는 보료의 최상층에 배치되는 판재층의 온도를 측정하기 위한 제1온도센서140) 및 수조(124)에 저장된 유체의 온도를 측정하기 위한 제2온도센서(128)와 연결될 수 있다.

제어부(122)는 제2온도센서(128)를 통해 유체의 온도를 설정온도까지 가열시킬 수 있다. 여기서, 설정온도는 사용자 입력에 따른 설정온도(사용자설정온도)일 수 있고, 제어부(122)에 미리 저장된 유체 가열을 위한 설정온도(유체설정온도)일 수 있다.

제어부(122)는 가열부를 제어하여 보료의 최상층에 배치되는 판재층의 온도를 조절할 수 있는데, 이때, 판재층의 온도가 설정온도에 도달했는지를 확인하기 위해 제1온도센서(140)를 이용할 수 있다.

제어부(122)는 판재층의 하측온도를 측정하는 제1온도센서(140)와 연결되고, 판재층의 특성을 인식하며, 판재층의 하측온도가 판재층의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 가열부(125)를 작동시켜 유체를 가열시킬 수 있다.

제어부(122)는 판재층의 특성에 따라 제1판재별온도차이를 결정하고, 판재층의 하측온도와 설정온도의 차이가 제1판재별온도차이보다 작아질 때까지 가열부(125)를 가동시킬 수 있다.

제어부(122)는 수조(124)에 저장된 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서(128)를 통해 유체의 온도를 사용자 입력에 따른 설정온도(사용자설정온도)까지 가열시킬 수 있는데, 여기서, 사용자설정온도는 인터페이스장치(130)와 연결되는 통신라인(L1)을 통해 획득할 수 있다.

인터페이스장치(130)는 통신부(136), 사용자입력부(132) 및 표시부(134) 등을 포함할 수 있는데, 통신부(136)는 통신라인(L1)을 통해 제어부(122)와 연결되어 있으면서 제어부(122)로부터 표시온도 등의 상태정보를 수신할 수 있고, 사용자입력부(132)에서 생성되는 설정신호-예를 들어, 설정온도신호-를 제어부(122)로 송신할 수 있다.

통신부(132)는 제어부(122)와 RS-232 통신을 수행할 수 있는데, RS-232 통신은 직류저전압 신호로 통신하기 때문에 통신라인(L1)은 직류저전압 라인으로 구성될 수 있다. 직류저전압 라인은 내압이 낮기 때문에 절연피복의 두께가 얇을 수 있다. 또한, RS-232 통신은 작은 전류를 사용하기 때문에 통신라인(L1)-직류저전압 라인-의 선두께는 얇을 수 있다.

통신라인(L1)은 보료 내에 배선될 수 있고, 보료 외곽에 위치하는 커넥터를 통해 제어부(122)와 연결될 수 있다. 마찬가지로 제1온도센서(140)와 연결되는 온도센싱라인(L2)은 보료 내에 배선되고 보료 외곽에 위치하는 커넥터를 통해 제어부(122)와 연결될 수 있다.

이러한 통신라인(L1) 및 온도센싱라인(L2)에는 직류저전압-예를 들어, 5V이하의 저전압-이 형성되고, 흐르는 전류가 미미하기 때문에 보료 내에 배선되더라도 인체에 미치는 전자파의 영향이 매우 작다.

한편, 제어부(122)는 사용자설정온도에 따라 수조(124)에 저장된 유체의 온도를 제어하거나 판재층의 온도를 제어할 수 있는데, 이러한 사용자설정온도(값)는 사용자입력부(132)에 의해 획득될 수 있다.

사용자입력부(132)는 사용자 입력을 인식하고 사용자 입력에 따라 생성되는 설정신호를 통신부(136)를 통해 제어부(122)로 송신할 수 있다.

예를 들어, 사용자입력부(132)는 증가키와 감소키를 포함하고 있으면서 증가키의 눌림 조작에 대응하여 설정온도증가신호를 제어부(122)로 송신할 수 있고, 감소키의 눌림 조작에 대응하여 설정온도감소신호를 제어부(122)로 송신할 수 있다.

제어부(122)는 메모리에 현재의 설정온도(값)를 저장하고 있으면서 사용자입력부(132)로부터 설정온도증가신호가 수신되면 설정온도를 일정량-예를 들어, 1도-씩 증가시킬 수 있고, 설정온도감소신호가 수신되면 설정온도를 일정량씩 감소시킬 수 있다.

표시부(134)는 통신부(136)를 통해 제어부(122)로부터 수신되는 표시온도를 디스플레이장치에 표시할 수 있다.

표시온도는 설정온도일 수 있고, 유체온도 혹은 판재층 온도일 수 있다. 제어부(122)는 메모리에 저장된 설정온도를 표시부(134)로 전송하여 표시할 수 있다. 혹은 제어부(122)는 제2온도센서(128)를 통해 측정되는 유체온도를 표시부(134)로 전송하여 표시할 수 있다. 혹은 제어부(122)는 제1온도센서(140)를 통해 측정되는 판재층 온도를 표시부(134)로 전송하여 표시할 수 있다.

표시부(134)는 설정시간을 표시할 수도 있다. 제어부(122)는 설정시간만큼만 가열부(125)를 작동시킨 후에 가열부(125)를 중지시킬 수 있는데, 이때, 제어부(122)는 설정시간을 표시부(134)로 전송하여 표시할 수 있다.

표시부(134)는 잔여시간을 표시할 수도 있다. 제어부(122)는 내부적으로 타이머를 포함하고 있으면서 설정시간에서 흘러간 시간을 제외한 나머지 시간을 표시부(134)로 전송하여 표시할 수 있다.

설정시간과 관련하여, 사용자입력부(132)는 사용자 조작을 인식하여 사용자 입력에 따른 설정시간을 획득할 수 있다.

표시부(134)는 3색 LED(Light Emitting Diode; 135)를 포함하고 있으면서 3색 LED(135)의 색깔을 통해 유체의 양을 표시할 수 있다.

제어부(122)는 수조(124)에 포함된 게이지(미도시)를 통해 유체의 양을 확인하고 확인된 유체의 양에 대응되는 신호를 표시부(134)로 전송하여 3색 LED(135)의 색깔을 제어할 수 있다. 예를 들어, 유체의 양이 충분한 경우-미리 설정된 상한치 이상인 경우-, 제어부(122)는 3색 LED(135)의 색깔을 녹색으로 표시할 수 있다. 다른 예로서, 유체의 양이 경고수준에 있는 경우-미리 설정된 하한치 이하인 경우-, 제어부(122)는 3색 LED(135)의 색깔을 적색으로 표시할 수 있다.

표시부(134)는 부저를 더 포함하고 있으면서, 부조를 통해 유체의 양에 대한 알람소리를 제공할 수 있다. 유체의 양이 부족하면 온열성능이 제대로 발휘되지 않고 경우에 따라서는 화재 등의 안전 위험도 있기 때문에 사용자에게 적절한 알람을 제공하는 것이 중요한데, 표시부(134)는 제어부(122)로부터 수신되는 알람신호에 따라 부조를 제어하여 사용자에게 알람소리를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보료의 단면도로서, 도 1의 A-A'를 절단한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 보료(110)는 판재층(310), 온수배관층(340) 및 제1온도센서(140) 등을 포함할 수 있다.

판재층(310)은 특정물질을 포함하고, 특정물질을 통과하여 하측면으로부터 상측면으로 전달되는 열을 상측면에 접촉되는 인체로 제공할 수 있다.

판재층(310)에 포함(매립)되는 특정물질로는, 돌(판), 흙(판), 옥(판), 각종 볼-예를 들어, 황토볼, 생황토볼, 숯볼 등-(판) 등이 사용될 수 있다. 이러한 특정물질은 하측면으로부터 공급되는 열을 흡수한 후 상측면으로 발산함으로써 인체의 건강에 좋은 기능성 열을 제공할 수 있다.

온수배관층(340)은 판재층(310)의 하측 방향에 배치되면서 온수배관(P)을 통해 공급되는 열을 판재층(310)으로 전달할 수 있다. 온수배관층(340)은 우레탄에폭시에 온수배관(P)이 관통되는 형태로 구성될 수 있다.

보료(110)는 판재층(310) 및 온수배관층(340) 이외에 온수배관층(340)의 상측에 위치하는 제1금속층(330) 및 제1금속층(330)의 상측에 위치하며 판재층(310)의 하측에 위치하는 제1부직포층(320)을 포함할 수 있다.

그리고, 보료(110)는 온수배관층(340)의 하측에 위치하는 제2금속층(350), 제2금속층(350)의 하측에 위치하는 제2부직포층(360) 및 제2부직포층(360)의 하측면과 전술한 판재층(310), 제1부직포층(320), 제1금속층(330), 온수배관층(340), 제2금속층(350) 및 제2부직포층(360)의 좌우측면을 둘러싸는 외곽층(370)을 포함할 수 있다.

제1금속층(330)과 제2금속층(350)은 온수배관층(340)을 안정적으로 지지하면서 온수배관층(340)에서 생성된 열을 신속히 확산시키는 기능을 수행한다. 제1금속층(330) 및 제2금속층(350)은 갈바륨강판-알루미늄, 아연, 실리콘 혼합 강판-으로 구성될 수 있다.

제1부직포층(320) 및 제2부직포층(360)은 제1금속층(330)과 판재층(310)의 결합력과 제2금속층(350)과 외곽층(370)의 결합력을 높여주는 기능을 수행할 수 있다.

제1온도센서(140)는 제1금속층(330)의 하측면에 접촉되어 위치할 수 있다. 제1금속층(330)은 열전도율이 높기 때문에 판재층(310)의 하측온도를 그대로 제1온도센서(140)로 전달할 수 있다. 제1온도센서(140)는 판재층(310)의 상측면에 매립되어 배치될 수도 있으나 제작에 어려움이 있을 수 있기 때문에 도 3에 도시된 것과 같이 제1금속층(330)의 하측면에 접촉되어 위치할 수 있다.

한편, 온수보일러의 제어부는 판재층(310)의 특성을 인식하고 판재층의 특성에 따라 온수배관(P)을 통해 공급되는 열의 양 혹은 온수배관(P)을 통해 공급되는 온도를 결정할 수 있다.

보료(110)에 배치되는 제1온도센서(140)는 판재층(310)의 하측온도를 측정할 수 있는데, 제어부는 판재층(310)의 특성을 인식하고 제1온도센서(140)에 의해 측정되는 판재층(310)의 하측온도가 판재층(310)의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 유체를 가열시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부는 판재층(310)의 열전도 특성을 인식하고 판재층의 열전도 특성에 따라 판재층(310)의 하측온도가 특정 온도범위에 도달될 때까지 유체를 가열시켜 공급할 수 있다. 판재층(310)에 포함된 특정물질이 돌(판)인 경우, 특정물질이 흙(판)인 경우보다 열전도율이 높다. 열전도율이 높은 경우, 판재층(310)의 상측온도와 하측온도의 차이가 크지 않고, 열전도율이 낮은 경우, 판재층(310)의 상측온도와 하측온도의 차이가 크다. 이에 따라, 판재층(310)에 포함된 특정물질이 돌(판)인 경우가 흙(판)인 경우보다 판재층(310)의 상측온도와 하측온도의 차이가 작을 수 있다.

제어부는 판재층(310)의 열전도 특성을 인식하고 판재층(310)의 열전도율이 높은 경우, 판재층(310)의 하측온도가 설정온도와 작은 오차범위 이내에 도달할 때까지 유체를 가열시키고, 판재층(310)의 열전도율이 낮은 경우, 판재층(310)의 하측온도가 설정온도와 상대적으로 큰 오차범위 이내에 도달할 때까지 유체를 가열시킬 수 있다. 구체적인 예로서, 판재층(310)이 돌(판)인 경우, 제어부는 판재층(310)의 하측온도가 설정온도로부터 3도씨의 오차범위 이내에 도달하면 유체에 대한 가열을 중지시키고, 판재층(310)이 흙(판)인 경우, 제어부는 판재층(310)의 하측온도가 설정온도로부터 5도씨의 오차범위 이내에 도달하면 유체애 대한 가열을 중지시킬 수 있다.

제어부는 제1온도센서(140)에 의해 측정되는 판재층(310)의 하측온도와 사용자 입력에 의해 획득되는 설정온도의 차이(온도차이)를 계산하고 온도차이가 판재층(310)의 특성에 따라 결정되는 제1판재별온도차이 이내에 해당되면 온수보일러의 가열부의 작동을 중지시킬 수 있다.

여기서, 제1판재별온도차이는 판재층(310)의 열전도율에 따라 결정되고, 제어부는 메모리에 저장된 제1판재별온도차이 테이블에서 판재층(310)의 종류를 대입시켜 제1판재별온도차이를 결정할 수 있다.

예를 들어, 제1판재별온도차이 테이블에는 돌판은 3도씨, 옥판은 4도씨, 흙판은 5도씨와 같이 저장되어 있고, 제어부는 인식된 판재층(310)의 종류-돌판, 옥판, 흙판 등-를 테이블에 대입시켜 제1판재별온도차이를 결정할 수 있다. 그리고, 제어부는 결정된 제1판재별온도차이에 따라 판재층(310)의 하측온도가 설정온도와 제1판재별온도차이의 오차범위 이내에 해당될 때까지 유체를 가열시킬 수 있다.

제1판재별온도차이 테이블은 판재층(310)의 종류로만 구분되어 있는 것은 아니고, 판재층(310)의 두께로도 구분될 수 있으며, 판재층(310)이 통판재인지 이음판재인지의 여부로도 구분될 수 있다.

판재층(310)의 두께가 두꺼울 수록, 열전도율이 낮아지고, 얇을 수록, 열전도율이 높아진다. 그리고, 판재층(310)이 통판재인 경우가 이음판재인 경우보다 열전도율이 높다.

제어부는 판재층(310)의 종류에 따라 제1판재별온도차이를 1차적으로 계산하고, 판재층(310)의 두께 및 통판재여부에 따라 제1판재별온도차이에 가중치를 적용할 수 있다.

한편, 제어부는 판재층(310)의 축열량 특성을 인식하고, 판재층(310)의 하측온도와 설정온도의 차이가 판재층(310)의 특성에 따라 결정되는 제2판재별온도차이 이상이 되면 가열부를 재가동시킬 수 있다.

판재층(310)의 축열량이 높은 경우, 상대적으로 판재층(310)의 하측온도가 낮은 상태에 있어서 사용자에게 충분한 열을 제공할 수 있다. 이에 따라, 판재층(310)의 축열량이 높은 경우, 제2판재별온도차이가 크게 결정되고, 판재층(310)의 축열량이 낮은 경우, 제2판재별온도차이가 작게 결정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어방법의 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 제어부는 판재층의 특성(Xb1, Xb2)을 인식할 수 있다(S400).

그리고, 제어부는 가열부를 가동시켜 판재층으로 온수열을 공급할 수 있다(S402).

제어부는 제1온도센서를 이용하여 판재층의 하측온도(Tb)를 측정하고(S404), 판재층의 하측온도(Tb)와 설정온도(Ts)의 차이를 제1판재별온도차이(Te1)와 비교할 수 있다(S406).

여기서, 제1판재별온도차이(Te1)는 판재층의 제1특성(Xb1)의 함수일 수 있다. 판재층의 제1특성(Xb1)은 열전도율일 수 있다. 열전도율이 높을 수록, 제1판재별온도차이(Te1)는 낮게 제어되고, 열전도율이 낮을 수록, 제1판재별온도차이(Te1)는 높게 제어될 수 있다. 제어부는 메모리에 저장된 제1판재별온도차이 테이블에서 판재층의 종류를 대입시켜 제1판재별온도차이를 결정할 수 있다. 이때, 제어부는 판재층의 두께, 판재층의 통판재여부 등에 따라 제1판재별온도차이에 가중치를 적용할 수 있다.

한편, 제어부는 S406 단계에서 판재층의 하측온도(Tb)와 설정온도(Ts)의 차이 혹은 설정온도(Ts)와 판재층의 하측온도(Tb)의 차이가 제1판재별온도차이(Te1)이상이 경우(S406에서 NO), 계속해서 가열부를 가동시키고(S402), 전술한 차이가 제1판재별온도차이(Te1)보다 작은 경우(S406에서 YES), 가열부를 중지시킬 수 있다(S408).

이렇게 제1온도센서에 의해 측정되는 온도가 일정 온도범위에 도달했을 때, 가열부를 중지시키면 사용자에게는 판재층에 축열된 열로 일정 시간 이상 안정적으로 열을 공급하면서 전기 사용료는 최대한 절감할 수 있게 된다.

가열부가 중지(S408)된 후, 제어부는 판재층 하측온도(Tb)를 지속적으로 모니터링할 수 있다(S410). 그리고, 제어부는 설정온도(Ts)-사용자 입력에 의해 획득되는 설정온도-와 판재층 하측온도(Tb)의 차이를 제2판재별온도차이(Te2)와 비교할 수 있다(S412).

여기서, 제2판재별온도차이(Te2)는 판재층의 제2특성(Xb2)의 함수일 수 있다. 판재층의 제2특성(Xb2)은 축열량일 수 있다. 축열량이 높을 수록, 제2판재별온도차이(Te2)는 크게 제어되고, 축열량이 낮을 수록, 제2판재별온도차이(Te2)는 작게 제어될 수 있다. 제어부는 메모리에 저장된 제2판재별온도차이 테이블에서 판재층의 종류를 대입시켜 제2판재별온도차이를 결정할 수 있다. 이때, 제어부는 판재층의 두께, 판재층의 통판재여부 등에 따라 제2판재별온도차이에 가중치를 적용할 수 있다.

판재층의 제1특성(Xb1)과 제2특성(Xb2)은 같은 값일 수 있다. 예를 들어, 판재층의 제1특성(Xb1)과 제2특성(Xb2)은 판재층의 종류, 판재층의 두께, 판재층의 통판재여부 등의 값일 수 있다.

한편, 제어부는 S412 단계에서, 설정온도(Ts)와 판재층 하측온도(Tb)의 차이가 제2판재별온도차이(Te2)보다 작은 경우(S412에서 YES), 계속해서 가열부를 중지상태로 유지하고, 전술한 차이가 제2판재별온도차이(Te2)이상인 경우(S412에서 NO), 가열부를 재가동시킬 수 있다(S402).

제어부는 판재층의 특성을 외부 입력에 따라 획득할 수 있다. 제어부는 인터페이스장치의 사용자 입력부로부터 판재층의 특성을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 돌판은 1, 흙판은 2, 옥판은 3과 같은 값으로 설정되어 있을 때, 제어부는 사용자 입력부로부터 입력되는 값을 인식하여 판재층의 종류를 인식할 수 있다. 더불어, 제어부는 사용자 입력부로부터 판재층의 두께와 통판재여부도 입력받을 수 있다.

한편, 제어부는 자동적인 시험을 통해 판재의 특성을 인식할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재층의 특성 인식 방법의 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 전력이 공급되어 제어부가 가동될 수 있다(S500). 여기서, 초기 단계에서 전력이 공급된다는 것은 보료가 가열되어 있지 않다는 것을 의미할 수 있다. 다시 말해, 보료는 상온(대략 20도)범위에 있는 것을 의미할 수 있다.

전력이 공급된 후, 제어부는 가열부를 가동시킬 수 있다(S502).

제어부는 판재층의 하측온도를 모니터링하고 있으면서 상온범위에 있던 판재층의 하측온도가 시험온도에 도달하는 시간(H1)을 측정할 수 있다(S504).

여기서, 판재층의 하측온도는 제1온도센서로 측정할 수 있다.

그리고, 제어부는 판재층의 상측온도가 시험온도에 도달하는 시간(H2)을 측정할 수 있다(S506). 이때, 제어부는 제3온도센서를 판재층의 상측면에 부착하고 연결하여 판재층의 상측온도를 측정할 수 있다. 또는 제어부는 별도의 장치-예를 들어, 적외선온도측정장치-로부터 수신되는 판재층의 상측온도를 이용하여 H2를 측정할 수 있다. 또는 제어부는 외부에서 입력되는 H2 값을 그대로 이용하여 H2를 측정할 수 있다.

H1과 H2를 측정한 후, 제어부는 H2와 H1의 차이(ΔH)를 측정하여 판재층의 특성(Xb)를 인식할 수 있다(S508).

제어부는 메모리에 ΔH별 판재층의 특성(Xb)을 저장하고 있으면서, 측정되는 ΔH 값과 근접한 판재층의 특성(Xb)을 인식할 수 있다.

그리고, 제어부는 인식된 판재층 특성(Xb)을 표시부를 통해 표시할 수 있는데, 경우에 따라, ΔH 값과 근접한 판재층의 특성(Xb)이 없는 경우 에러코드를 표시할 수도 있다(S510).

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 대해 설명하였다. 이러한 일 실시예에 의하면, 온수보일러에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면 온수보일러에 대한 온도제어의 사용자 편의성을 제고시킬 수 있다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면, 보료에 매립된 물질의 특성을 인식하고 각각의 특성에 따라 최적화된 온도제어를 수행할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 유체를 가열하는 가열부,
   침대에 배치된 보료를 관통하는 온수배관으로 상기 유체를 순환시키는 순환부, 및
   상기 가열부를 제어하여 상기 보료의 최상층에 배치되는 판재층의 온도를 조절하는 제어부를 포함하고 상기 침대와 일정 거리 이상 이격되어 배치되는 온수보일러; 및
   상기 제어부와 직류저전압 라인으로 연결되어 있으면서 상기 제어부로 신호를 송수신하는 통신부,
   사용자 입력을 인식하고 상기 사용자 입력에 따라 생성되는 설정온도신호를 상기 통신부를 통해 상기 제어부로 송신하는 사용자입력부, 및
   상기 통신부를 통해 수신되는 표시온도를 디스플레이장치에 표시하는 표시부를 포함하고 상기 침대의 상측면 일 지점에 배치되는 인터페이스장치를 포함하고,
   상기 온수보일러는 상기 유체를 저장하는 수조를 포함하고,
   상기 가열부는 상기 수조에 저장된 유체를 가열하며,
   상기 제어부는 상기 수조에 저장된 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서를 통해 상기 유체의 온도를 상기 사용자입력부에 의해 획득되는 설정온도까지 가열시키고,
   상기 제어부는,
   상기 판재층의 특성에 따라 제1판재별온도차이를 결정하고,
   상기 판재층의 하측온도와 상기 설정온도의 차이가 상기 제1판재별온도차이보다 작아질 때까지 상기 가열부를 가동시키는 온도제어시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상기 제어부와 RS-232 통신하는 온도제어시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 판재층의 하측온도를 측정하는 제1온도센서와 연결되고, 상기 판재층의 특성을 인식하며, 상기 판재층의 하측온도가 상기 판재층의 특성에 따라 결정되는 온도범위에 도달될 때까지 상기 유체를 가열시키는 온도제어시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 직류저전압 라인 및 상기 제1온도센서와 연결되는 온도센싱 라인은 상기 보료 내에 배선되고, 상기 보료 외곽에 위치하는 커넥터를 통해 상기 제어부와 연결되는 온도제어시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 표시부는,
   설정온도, 현재온도 및 설정시간 중 적어도 하나를 상기 디스플레이장치에 표시하는 온도제어시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 표시부는,
   3색 LED(Light Emitting Diode)를 포함하고, 상기 3색 LED의 색깔을 통해 상기 유체의 양을 표시하는 온도제어시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 표시부는,
    부저를 더 포함하고, 상기 부저를 통해 상기 유체의 양에 대한 알람소리를 제공하는 온도제어시스템.

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