KR102054205B1 - 방열판을 갖는 의자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도율이 좋으면서 여러 명이 앉을 수 있는 크기의 방열판 밑면에 다수의 열전소자를 일렬로 설치하되 냉각 전용과 가열 전용으로 구분하여 번갈아 설치함으로써, 여름철에는 상기 냉각전용 열전소자만 사용하고 겨울철에는 반대로 가열전용 열전소자만 사용하되, 상기 냉각전용 열전소자는 히트싱크(heat sink)를 설치하여 발열부의 온도를 낮추고 냉각효율이 저하되지 않도록 한 방열판을 갖는 의자에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 내부에 공간부를 가지며 다수가 앉을 수 길이를 갖는 본체가 구비되고, 상기 본체의 상부에 놓여 앉는 자리를 제공하는 방열판이 구비되며, 상기 방열판에는 다수의 열전소자가 구비된 방열판을 갖는 의자에 있어서, 상기 방열판은 열전도율이 좋은 알루미늄판으로 구성되고, 상기 공간부가 가려지게 상기 본체의 개방된 상부를 직접 덮으며; 상기 방열판의 밑면에는 상기 공간부로 노출되는 다수의 열전소자가 일렬로 나열되는데, 여름철에만 작동되는 냉각전용 열전소자와 겨울철에만 작동되는 가열전용 열전소자로 구분되어서 번갈아 반복 설치되고; 상기 냉각전용 열전소자들은 90℃까지 올라가는 가열면에 히트싱크가 설치되고, 상기 가열전용 열전소자들은 -1℃ ∼ 2℃까지 올라가는 냉각면에 판상의 방열부가 설치되는 특징이 있다.

Description

방열판을 갖는 의자{Chair with heat sink}

본 발명은 방열판을 갖는 의자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전도율이 좋으면서 여러 명이 앉을 수 있는 크기의 방열판 밑면에 다수의 열전소자를 일렬로 설치하되 냉각 전용과 가열 전용으로 구분하여 번갈아 설치하고, 상기 냉각전용 열전소자는 히트싱크(heat sink)로 발열부의 온도를 낮추며 이때 발생되는 열풍은 상기 방열판의 밑면에서 온도가 낮아지도록 한 방열판을 갖는 의자에 관한 것이다.

일반적으로 공공장소에 설치되는 긴 의자는 사람들이 앉아서 휴식을 취할 수 있도록 옥외에 설치되는데, 각 지방자치단체는 공원이나 버스 정류장에 휴식공간을 제공하기 위해 다양한 형태의 의자를 설치하고 있는 추세이다. 하지만 기존의 의자는 기온이 매우 높은 하절기에는 좌석이 뜨겁고, 기온이 매우 낮은 동절기 특히 야간의 경우에는 좌석이 매우 차갑기 때문에 잘 사용하지 않는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 종래 특허 제1929936호는 펠티어효과를 내는 열전소자로 냉각블럭을 냉각시키고, 상기 냉각블럭으로 냉매가 순환되는 냉각관 표면에 바람을 공급하여 냉풍이 의자로 토출되도록 한 냉풍벤치를 제안하 바 있다.

그러나 종래 특허는 냉풍을 일으키기 위하여 냉각관과 냉매가 필요하고, 냉매를 순환시키는 펌프가 필요하므로 구조가 복잡하고, 또한 열전소자에서 냉각이 이뤄지는 동안 반대쪽에서 고열이 발생되는데, 외기를 불어서 공냉시키는 구조이므로 여름철 외기온도가 높아지는 혹서기에는 방열기능이 떨어져 상대적으로 냉각효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

국내 공개특허 제2017-0002952호는 좌판 또는 등판에 열전소자를 설치하여 주위온도에 따라 냉열 작동하도록 한 열전소자 의자를 제안한 바 있다.

그러나 종래특허는 전류방향을 바꿔서 하나의 열전소자로 여름철에는 좌판을 냉각시키고 겨울철에는 가열시키도록 구성하였으나, 여름철 한쪽 면이 냉각되는 동안 반대쪽에서 발생되는 고열을 빠르게 낮춰야 냉각이 지속되는 열전소자의 특성을 감안할때 열을 방출시키는 히트싱크 등의 구성이 없고, 단순히 공기 중에 노출된 정도만으로 열을 낮추는 것은 한계가 있으므로 냉각효율이 떨어지는 등의 기술적인 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 열전도율이 좋으면서 여러 명이 앉을 수 있는 크기의 방열판 밑면에 다수의 열전소자를 일렬로 설치하되 냉각 전용과 가열 전용으로 구분하여 번갈아 설치함으로써, 여름철에는 상기 냉각전용 열전소자만 사용하고 겨울철에는 반대로 가열전용 열전소자만 사용하되, 상기 냉각전용 열전소자는 히트싱크(heat sink)를 설치하여 발열부의 온도를 낮추고 냉각효율이 저하되지 않도록 한 방열판을 갖는 의자를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방열판의 밑면이 이를 지탱하는 본체로 감싸지도록 함으로써, 여름철 상기 방열판이 냉각되는 동안 상기 본체 내부온도가 낮아지고 상기 히트싱크는 대기보다 상대적으로 낮은 본체 내부공기를 통하여 공냉되며, 또한 가열전용 열전소자는 히트싱크를 사용할 필요가 없으므로 부품이 절감되는 방열판을 갖는 의자를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 내부에 공간부를 가지며 다수가 앉을 수 길이를 갖는 본체가 구비되고, 상기 본체의 상부에 놓여 앉는 자리를 제공하는 방열판이 구비되며, 상기 방열판에는 다수의 열전소자가 구비된 방열판을 갖는 의자에 있어서, 상기 방열판은 열전도율이 좋은 알루미늄판으로 구성되고, 상기 공간부가 가려지게 상기 본체의 개방된 상부를 직접 덮으며; 상기 방열판의 밑면에는 상기 공간부로 노출되는 다수의 열전소자가 일렬로 나열되는데, 여름철에만 작동되는 냉각전용 열전소자와 겨울철에만 작동되는 가열전용 열전소자로 구분되어서 번갈아 반복 설치되고; 상기 냉각전용 열전소자들은 90℃까지 올라가는 가열면에 히트싱크가 설치되고, 상기 가열전용 열전소자들은 -1℃ ∼ 2℃까지 올라가는 냉각면에 판상의 방열부가 설치되는 특징이 있다.

본 발명에 따르면 다수가 앉을 수 있는 크기의 방열판 밑면에 냉각전용 열전소자와 가열전용 열전소자를 번갈아 설치하고, 열전소자의 특성상 상기 방열판과 닿는 면이 흡열을 통하여 상기 방열판을 냉각시키는 동안 반대쪽 면은 고열이 발생되므로 온도를 빠르게 떨어뜨려야 냉각이 원활해지는 점에 착안하여 상기 냉각전용 열전소자만 히트싱크를 설치함으로써, 부품수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 방열판이 본체 내부와 통하므로 여름철 냉각된 방열판으로 인하여 본체 내부온도가 낮아지므로 히트싱크의 작동으로 발생되는 열풍 온도를 낮출 수 있는 이점이 있으며, 겨울철에 사용하는 상기 가열전용 열전소자는 상기 방열판과 닿은 면이 가열되는 동안 상기 방열판의 온도가 올라가고 이때 반대쪽 면은 온도가 떨어지게 된다. 그러나 별도의 히트싱크를 설치하지 않더라도 상기 본체 내부 온도가 방열판의 가열로 인하여 대기보다 상대적으로 높아서 상기 반대쪽 면의 온도가 급격하게 떨어지지 않고 일정하게 유지되어 가열효율이 저하되지 않는 이점이 있다.

또한 상기 가열전용 열전소자는 반대쪽 면에 방열부가 설치되어 본체 내부 공기와 열교환 되는데, 상기 방열부는 각 히트싱크를 구획하는 격벽의 기능을 갖도록 함으로써, 여름철 상기 냉각전용 열전소자의 작동시 상기 각 히트싱크가 이웃한 다른 히트싱크에 영향을 주지 않고 독립적으로 운전되어 히트싱크에서 발생되는 열풍이 다른 히트싱크로 직접 유입되지 않도록 하여 열교환효율이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 의자의 분리 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 의자의 조립 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 의자의 정단면도
도 4는 본 발명 한 실시예의 의자의 측단면도
도 5는 본 발명 한 실시예의 히트싱크의 사시도

도 1 내지 도 5에서 본 발명 한 실시예의 의자는 직육면체로 최소 3명이 앉을 수 있는 길이의 본체(10)가 구비된다. 상기 본체(10)는 상부가 개방되고 내부는 빈 공간부(11)로 구성되며, 지면에서 앉을 수 있는 높이로 돌출된다. 상기 본체(10)의 상단에는 개방된 공간부(11)를 덮는 방열판(20)이 구비된다. 상기 방열판(20)은 좌석 역할을 하는 것으로서, 열전도율이 높은 알루미늄판으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 방열판(20)의 밑면은 상기 본체(10)의 공간부(11)로 향하는 다수의 열전소자가 구비된다. 이들 열전소자는 여름철에만 작동되는 냉각전용 열전소자(30)와 겨울철에만 작동되는 가열전용 열전소자(40)로 구분되며, 냉각전용 열전소자(30)와 가열전용 열전소자(40)가 번갈아 일렬로 반복 설치된다. 상기 냉각전용 열전소자(30)는 상기 방열판(20)과 접촉된 냉각면이 -1℃ ∼ 2℃를 유지하고 이때 반대쪽 가열면은 90℃로 상승된다. 따라서 상기 방열판(20)의 온도가 급격하게 떨어지게 되는데 앉은 사람의 체온이 너무 낮아지면 곤란하므로 주위온도 보다 5℃ 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 즉 주위온도가 30℃ 이면 방열판(20) 표면은 25℃ 정도 유지되게 상기 냉각전용 열전소자(30)를 제어하는 것이 좋다.

이를 위하여 상기 방열판(20)에는 표면 온도를 측정하는 냉열센서(21)가 구비되고, 또한 의자 주변의 대기 온도를 측정하는 대기센서(23)가 구비되어서 상기 냉각전용 열전소자(30)가 주위온도에 따라 ON/OFF 제어된다. 그리고 상기 냉각전용 열전소자(30)에서 방열판(20)과 접촉되지 않은 가열면은 히트싱크(31)가 부착된다. 열전소자는 한쪽 냉각면이 냉각되는 동안 반대쪽 가열면은 고열이 발생되는데, 이 고열을 빠르게 방열시켜야 냉각효율이 저하되지 않는 특성을 갖는다. 따라서 상기 히트싱크(31)는 냉각핀(32)으로 구성된 육면체의 중앙에 팬(33)과 모터(34)가 구비되고 냉각핀(32)에는 냉매가 충진된 냉매관(35)이 설치되어서 냉매관(35)이 발열면과 접촉되어 열을 방출시킨다.

상기 가열전용 열전소자(40)는 상기 냉각전용 열전소자(30)와 반대로 90℃까지 올라가는 가열면이 방열판(20)과 접촉되고, 반대쪽 -1℃ ∼ 2℃를 유지하는 냉각면은 본체(10)의 공간부(11)로 향한다. 상기 방열판(20)이 가열면과 접촉되어 온도가 계속 올라가면 앉기 불편하므로 약 50℃ 정도 유지되게 상기 방열판(20)에는 온열센서(22)가 구비되어 상기 가열전용 열전소자(40)가 ON/OFF 제어된다. 그리고 상기 가열전용 열전소자(40)에서 냉각면은 알루미늄 재질의 판상의 방열부(41)가 구비되어서 냉각면의 온도가 -1℃ ∼ 2℃ 정도 유지되게 본체(10)의 공간부(11)로 열을 방출시킨다. 상기 방열판(20)은 가열전용 열전소자(40)의 가열면을 통하여 온도가 50℃ 까지 상승되므로 상기 공간부(11)는 복사열에 의해 5℃ 이상 유지된다. 따라서 상기 냉각면은 방열부(41)를 통하여 상기 공간부(11)로 열을 방출하는데 지장이 없다.

그리고 상기 방열부(41)는 한쪽으로 경사진 연장부(42)를 갖는다. 상기 가열전용 열전소자(40)의 양쪽에 냉각전용 열전소자(30)들이 일렬로 설치되므로 상기 연장부(42)는 두개의 냉각전용 열전소자(30)의 각 히트싱크(31)를 구획하는 격벽의 역할을 할 수 있는 크기로 구성된다. 따라서 여름철 각 히트싱크(31)의 작동시 발생되는 열풍이 상기 연장부(42)에 충돌되어 본체(10)의 바닥으로 향하므로 이웃한 다른 히트싱크(31)에 영향을 주지 않아 냉각효율이 저하되지 않는다. 또한 상기 여름철 냉각중인 방열판(20)으로 덮인 본체(10)의 내부는 상기 방열판(20)에 의해 간접 냉각되어 대기보다 온도가 낮아지는 특성이 있다. 따라서 히트싱크(31)의 작동으로 발생되는 열풍이 본체(10)의 내부에서 지속적으로 냉각되므로 히트싱크(31)의 성능이 저하되지 않는 특징이 있다.

또한 상기 각 연장부(42)는 한 방향으로 기울어져 있거나 또는 본체(10) 중간에서 양쪽으로 기울어져 형성된다. 양쪽으로 기울어진 경우 각 히트싱크(31)에서 발생되는 열풍이 양쪽으로 갈라지므로 열풍이 한쪽으로 계속 순환될 때 보다 와류가 발생되어 열풍이 골고루 퍼져서 각 히트싱크(31)에 영향을 주지 않는 특징을 갖는다. 미설명부호 12는 본체(10)의 양쪽에 형성되어서 상기 공간부(11)로 외기를 유입 및 유출시키는 통기공이다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 의자는 앉을 수 있는 방열판(20)이 본체(10)의 내부를 직접 덮고 있으므로 여름철 상기 방열판(20)이 냉각되는 동안 상기 본체(10) 내부 온도가 대기보다 낮아지는 이점이 있다. 따라서 히트싱크(31)의 작동시 발생되는 열풍 온도가 낮아져 히트싱크(31)이 효율이 저하되지 않으므로 방열판(20)의 표면온도를 지속적으로 낮출 수 있다.

여름철에는 상기 냉각전용 열전소자(30)만 작동된다. 상기 냉각전용 열전소자(30)는 -1℃ ∼ 2℃의 냉각면이 방열판(20)의 밑면과 접촉되므로 방열판(20)의 온도가 지속적으로 낮아진다. 그러나 너무 낮으면 앉는데 불편하므로 상기 방열판(20)이 대기보다 5℃ 정도 낮게 유지된다. 이를 위하여 대기센서(23)와 냉열센서(21)의 온도차를 비교하여 상기 냉각전용 열전소자(30)가 ON/OFF 제어된다. 그리고 상기 냉각전용 열전소자(30)는 가열면이 90℃ 정도 올라가므로 이를 낮춰야 냉각면의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서 히트싱크(31)의 작동으로 냉매가 냉각관(35)으로 순환되고 팬(34) 및 모터(33)의 작동으로 본체(10) 내부의 공기가 냉각핀(32)으로 순환되면서 가열면의 온도가 낮아진다.

또한 히트싱크(31)의 작동으로 발생되는 열풍이 이웃한 다른 히트싱크(31)에 직접적으로 영향을 주지 않도록 연장부(42)가 구비된다. 상기 연장부(42)는 상기 가열전용 열전소자(40)의 방열부(41)에 형성된 것으로서, 상기 연장부(42)가 한쪽으로 기울어져서 히트싱크(31)의 작동으로 발생되는 열풍이 본체(10)의 바닥으로 향하게 하므로 다른 히트싱크(31)로 열풍이 직접 유입되지 않는다. 또한 상기 각 연장부(42)는 본체(10)의 중앙을 기준으로 양쪽으로 갈라져서 반대로 향하고 있으므로 열풍이 한 방향으로 순환될 때 보다 골고루 확산되어 빠르게 온도가 낮아지는 이점이 있다. 또한 상기 방열판(20)은 본체(10)의 공간부(11)로 노출되어 있으므로 본체(10) 내부 온도가 방열판(20)에 의해 낮아지므로 열풍 온도를 낮추는데 효과적이다.

겨울철에는 가열전용 열전소자(40)만 작동된다. 상기 가열전용 열전소자(40)는 가열면이 90℃ 까지 올라가므로 방열판(20)의 온도가 지속적으로 상승된다. 그러나 지나치게 높으면 앉는데 불편하므로 약 50℃ 정도 유지되게 상기 온열센서(22)에 의해 상기 가열전용 열전소자(40)가 ON/OFF 제어된다. 그리고 상기 가열전용 열전소자(40)의 냉각면은 -1℃ ∼ 2℃로 온도가 떨어지는데 이때 방열부(41)는 본체(10)의 내부로 온도를 방출하여 온도가 일정하게 유지되도록 해준다. 특히 상기 방열부(41)는 연장부(42)를 더 구비하므로 방열 효율이 향상된다. 특히 본체(10) 내부는 방열판(20)에 의해 간접 가열되어 대기보다 높은 온도를 유지하므로 상기 방열부(41) 및 연장부(42)의 온도를 빠르게 흡수하여 냉각면의 온도를 일정하게 유지시키므로 가열전용 열전소자(40)의 효율이 향상된다.

10 : 본체 11 : 공간부
20 : 방열판 21 : 냉열센서
22 : 온열센서 23 : 대기센서
30 : 냉각전용 열전소자 31 : 히트싱크
40 : 가열전용 열전소자 41 : 방열부
42 : 연장부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 내부에 공간부를 가지며 다수가 앉을 수 길이를 갖는 본체가 구비되고, 상기 본체의 상부에 놓여 앉는 자리를 제공하는 방열판이 구비되며, 상기 방열판에는 다수의 열전소자가 구비된 방열판을 갖는 의자에 있어서,
   상기 방열판은 열전도율이 좋은 알루미늄판으로 구성되고, 상기 공간부가 가려지게 상기 본체의 개방된 상부를 직접 덮으며;
   상기 방열판의 밑면에는 상기 공간부로 노출되는 다수의 열전소자가 일렬로 나열되는데, 여름철에만 작동되는 냉각전용 열전소자와 겨울철에만 작동되는 가열전용 열전소자로 구분되어서 번갈아 반복 설치되고;
   상기 냉각전용 열전소자들은 90℃까지 올라가는 가열면에 히트싱크가 설치되고, 상기 가열전용 열전소자들은 -1℃ ∼ 2℃까지 올라가는 냉각면에 판상의 방열부가 설치되며;
   상기 각 방열부는 한쪽으로 경사진 연장부가 구비되는데, 상기 연장부는 상기 각 히트싱크의 사이사이에 놓여서 상기 히트싱크의 작동시 발생되는 열풍이 본체의 바닥으로 향하도록 안내함을 특징으로 하는 방열판을 갖는 의자.
4. 삭제

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