KR102517069B1

KR102517069B1 - 스마트 냉온열 벤치

Info

Publication number: KR102517069B1
Application number: KR1020220072516A
Authority: KR
Inventors: 왕의열
Original assignee: 주식회사 킹스틸; 왕의열
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-04-03

Abstract

본 발명은 스마트 냉온열 벤치에 관한 것으로, 1개 이상으로 배열되는 냉온열공급수단을 가지는 시트부; 및 상기 시트부의 좌우 단부에 각각 설치되어 상기 시트부를 지지하는 지지각들을 포함하며, 상기 냉온열공급수단은 냉열 또는 온열을 공급하는 펠티어소자와, 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열을 식히는 냉각수를 포함하고, 어느 하나의 상기 지지각의 내부에는 상기 냉각수의 열을 방열하여 냉각하고 그 냉각된 냉각수를 상기 냉온열공급수단으로 순환시키는 냉각수단이 설치되며, 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단에 전원을 공급하여 작동을 제어하는 제어회로부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 대기의 기온에 따라 냉열 또는 온열을 제공함으로써 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 벤치에 앉을 수 있고, 각 센서들을 통한 냉열 또는 온열 제공이 자동 제어됨으로써 안전하고 효율적인 운영이 이루어질 수 있다.

Description

스마트 냉온열 벤치{SMART COOLING AND HEATING BENCH}

본 발명은 냉온열 벤치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버스 정류장 등 외부에 설치되어 대기의 기온에 따라 냉열 또는 온열을 제공하여 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 앉을 수 있도록 한 스마트 냉온열 벤치에 관한 것이다.

일반적으로, 공원이나 산책길 등에는 앉아서 휴식을 취할 수 있는 벤치가 설치되고, 버스 정류장에도 버스를 기다리는 동안 앉아서 대기할 수 있도록 벤치가 설치된다.

특히, 버스 정류장의 벤치의 경우 기온과 계절에 관계없이 이용자가 많으며, 사실 여름에는 뜨겁고 겨울에는 차갑기 때문에 이용하기가 쉽지 않다. 이의 문제를 해소하기 위해 여름에는 냉열을 제공하고 겨울에는 온열을 제공하는 벤치가 개시되어 있고, 관련 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-2036712호 "옥외용 냉온열 벤치"가 있다.

상기 선행기술은 좌석부에 냉온열 모듈이 설치되고, 제어부가 설정된 값에 따라 냉온열 모듈을 냉열모드 또는 온열모드를 작동시킴으로써 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 벤치를 이용할 수 있도록 한다.

한국 등록특허공보 제10-2036712호 "옥외용 냉온열 벤치"

본 발명의 목적은 펠티어소자를 통해 냉매나 소음 없이 대기의 기온에 따라 냉열 또는 온열을 제공하여 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 앉을 수 있는 냉온열 벤치에 관한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1개 이상으로 배열되는 냉온열공급수단을 가지는 시트부; 및 상기 시트부의 좌우 단부에 각각 설치되어 상기 시트부를 지지하는 지지각들을 포함하며, 상기 냉온열공급수단은 냉열 또는 온열을 공급하는 펠티어소자와, 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열을 식히는 냉각수를 포함하고, 어느 하나의 상기 지지각의 내부에는 상기 냉각수의 열을 방열하여 냉각하고 그 냉각된 냉각수를 상기 냉온열공급수단으로 순환시키는 냉각수단이 설치되며, 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단에 전원을 공급하여 작동을 제어하는 제어회로부를 포함한다.

더 구체적으로, 상기 냉온열공급수단은 상기 펠티어소자의 이면에 설치되는 방열판을 포함하고, 상기 방열판은 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열을 방열하며, 상기 냉각수는 상기 방열판을 냉각하여 상기 펠티어소자의 열을 식힐 수 있다.

상기 방열판에는 다수개의 방열핀이 돌출 형성될 수 있다.

상기 냉온열공급수단은 상기 펠티어소자가 공급하는 온열 또는 냉열을 전도하는 전열판을 포함하고, 상기 펠티어소자는 상기 전열판의 하면에 설치되며, 상기 전열판의 하면에는 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열이 상기 전열판으로 전도되는 것을 차단하는 단열부재가 설치될 수 있다.

상기 펠티어소자와 근접하게 상기 전열판의 하면에 설치되며 상기 제어회로부와 전기적으로 연결되는 온도센서를 포함하고, 상기 제어회로부는 상기 온도센서가 측정한 상기 펠티어소자와 근접한 상기 전열판 부위의 온도가 기 설정된 온도이면 상기 펠티어소자에 공급되는 전원을 차단하여 작동을 정지시킬 수 있다.

상기 시트부에 설치되어 상기 제어회로부와 전기적으로 연결되는 접근감지센서를 포함하고, 상기 제어회로부는 상기 접근감지센서의 신호를 받아 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단의 작동을 제어할 수 있다.

상기 제어회로부와 전기적으로 연결되며 대기온도를 측정하는 대기온도센서를 포함하고, 상기 제어회로부는 상기 대기온도센서의 측정온도를 기 설정된 온도와 비교하여 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면, 대기의 기온에 따라 냉열 또는 온열을 제공함으로써 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 벤치에 앉을 수 있다.

본 발명은 각 센서들을 통한 냉열 또는 온열 제공이 자동 제어됨으로써 안전하고 효율적인 운영이 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 이용자의 유무에 따라 냉열 또는 온열을 제공함으로써 에너지(전기) 소비를 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 냉매를 사용하지 않고 냉열을 공급함으로써 친환경적이며 소음이 없고, 이용자가 앉는 시트부의 내부가 습하지 않아 청결함을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 벤치가 버스정류장에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 벤치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에서 시트부를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4은 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 본 발명에서 냉온열공급수단의 냉각수라인의 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에서 냉온열공급수단이 받침부에 고정된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 변형예이다.
도 8은 도 6의 변형예이다.
도 9는 본 발명에서 냉각수단과 냉온열공급수단의 연결 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에서 제어회로도이다.
도 11은 본 발명에서 냉온열공급수단의 배열 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벤치가 버스 정류장에 설치되어 온열 또는 냉열을 제공하고 있다. 버스 정류장에 설치된 본 발명의 벤치는 여름에는 냉열을 제공하고 겨울에는 온열을 제공하여 많은 버스 이용자가 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 앉을 수 있도록 한다.

버스 정류장은 전기와의 접근성이 좋기 때문에 시스템 운영이 용이하며, 전기와의 접근성이 좋은 곳이라면 지하철이나 철도 플랫폼, 정원, 공원, 유원지, 공공장소 등 어떤 장소에도 본 발명의 벤치가 설치될 수 있고, 태양광 전기설비가 구비되는 등 전기공급이 가능한 곳이면 어디든 설치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벤치는 앉는 자리를 제공하는 시트부(100)와, 시트부(100)의 좌우 단부에 각각 설치되어 지면으로부터 시트부(100)를 지지하는 지지각(20a)(20b)을 포함한다. 지지각(20a)(20b)은 지면에 앙카볼트를 박아 견고히 설치될 수 있다. 시트부(100)와 지지각들(20a)(20b)은 디자인성과 편의성 등을 고려하여 다양한 형상과 모양을 가질 수 있으며, 도면은 단순히 예시된 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 시트부(100)는 지지각들(20a)(20b)을 가로질러 설치되는 받침부(110)와, 받침부(110)에 적치되는 냉온열공급수단(120)과, 받침부(110)에 설치되며 냉온열공급수단(120)을 포개는 커버부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 커버부(130)는 이용자가 앉는 면을 제공하며 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 유리, 더 바람직하게는 강화유리로 이루어짐이 좋다.

강화유리로 이루어진 커버부(130)는 철 등 금속보다 열전도율이 낮기 때문에 냉온열공급수단(120)에서 전도되는 열을 완화하여 이용자가 너무 뜨겁거나 차갑지 않게 앉을 수 있도록 한다. 커버부(130)와 받침부(110)가 서로 접하는 부위에는 실링되어 방수 처리될 수 있다.

받침부(110)는 냉온열공급수단(120)과 커버부(130)가 설치될 수 있는 장소를 마련하며 이용자의 하중을 지지한다. 받침부(110)는 윗면만이 개구된 수용공간(111)을 형성하고, 그 수용공간(111)에 냉온열공급수단(120)이 배열되며, 커버부(130)가 배열된 냉온열공급수단(120)을 덮음으로써 받침부(110)의 개구된 윗면을 막아 앉는 자리를 만든다.

받침부(110)는 바닥판과 그 바닥판의 둘레를 따라 측벽판들을 입설하여 수용공간(111)을 형성할 수 있다. 받침부(110)를 구성하는 바닥판과 측벽판들을 조립 구조로 구성하면 제조가 용이할 수 있다. 예를 들면, 바닥판과 측벽판들을 플라스틱이나 금속 재질로 사출하여 제작하고 서로 끼움 결합 또는 볼팅 결합하여 수용공간(111)을 가지는 받침부(110)를 용이하게 만들 수 있다.

냉온열공급수단(120)은 냉열 또는 온열을 생성하여 커버부(130)에 공급하며, 1개 이상이 배열되어 설치 및 유지보수의 편리성을 추구하고 어느 하나가 고장나도 냉열 또는 온열의 공급이 중단되는 일이 없도록 함이 좋다. 이를 위해, 냉온열공급수단(120)은 모듈화(module)를 이룬다. 모듈화된 냉온열공급수단(120)은 배열이 쉽고, 배열 중 어느 하나가 고장나도 냉열 또는 온열의 공급이 유지되며, 편리하게 보수나 교체할 수 있다. 도면에서는 냉온열공급수단(120)이 받침부(110)의 종축을 따라 배열된 모습을 나타내고 있지만 횡축 즉, 길이방향을 따라 배열되어 냉열 또는 온열을 공급할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 냉온열공급수단(120)은 전열판(121)과, 펠티어소자(123)와, 방열수단(200)이 모듈화되어 구성될 수 있다. 커버부(130)는 전열판(121)의 상면에 적치되어 냉온열공급수단(120)을 덮는다.

전열판(121)은 열전도율이 우수한 금속으로 이루어짐이 바람직하다. 전열판(121)의 길이는 수용공간(111)의 길이에 대응하며, 폭은 수용공간(111)의 폭 방향으로 1열 이상이 배열될 수 있는 크기를 가진다. 수용공간(111)을 이루는 벽면 즉, 받침부(110)의 측벽에는 단턱이 형성되고, 전열판(121)이 그 단턱에 안치됨으로써 전열판(121)의 아래에 순차로 설치되는 펠티어소자(123)와 방열수단(200)을 지지할 수 있다. 펠티어소자(123)가 공급하는 온열 또는 냉열은 전열판(121)을 따라 신속히 퍼지며 커버부(130)에 온도차 없이 골고루 전도된다.

전열판(121)의 하면에 설치되는 펠티어소자(123)는 열전소자로서 전기를 인가받아 온열 또는 냉열을 생성하여 전열판(121)에 공급한다. 펠티어소자(123)는 잘 알려진 바와 같이 전원이 공급되면 표면은 냉각되지만 그 반대의 이면은 가열현상이 일어나며, 이 상태에서 전원의 극성을 변경하면 표면은 가열현상이 일어나고 그 이면은 냉각된다. 이와 같은 원리로 펠티어소자(123)는 여름에는 전열판(121)과 대면하는 표면에 냉열을 생성하여 공급하고, 겨울에는 전원의 극성을 변경하여 표면에 온열을 생성하여 전열판(121)에 공급한다. 펠티어소자(123)는 전열판(121)의 길이를 따라 다수개로 배열 설치되며, 서로 거리를 두고 배열되되 그 배열 개수는 커버부(130)의 온도에 영향을 받는다.

펠티어소자(123)는 표면이 냉열을 공급하는 경우 이면에는 열이 발생하며, 그 이면의 열을 얼마나 식혀 주는가에 따라서 냉각 효율이 결정된다. 펠티어소자(123)는 이면의 열을 식혀주지 않으면 이면의 열이 표면으로 전달되어 결국 전체 기판이 가열되는 문제가 발생한다. 비스무스와 셀레늄의 용해온도는 420℃ 내외이지만 펠티어소자(123)에서 N,P형 소자를 이룬 비스무스와 셀레늄의 합금을 세라믹판에 붙이는 납의 용해온도가 120℃ 내외이기 때문에, 이면의 열온도를 120℃ 아래로 식히지 않으면, 결국 납이 용해되어 펠티어소자(123)가 파괴되어 버린다. 펠티어소자(123)의 이면에 설치되는 방열수단(200)이 펠티어소자(123)의 이면에서 발생하는 열을 식혀 펠티어소자(123)를 보호하고 표면의 냉열 공급 효율을 높인다.

방열수단(200)은 방열판(211)과 방열핀(213)을 포함한다(도 6 내지 도 8 참조). 방열판(211)과 방열핀(213)은 열 전도성이 우수한 금속으로 이루어지며, 같은 금속 재질로서 한번의 성형으로 제작됨이 바람직하다. 방열판(211)은 펠티어소자(123)의 이면에 설치되어 상면이 접하며 펠티어소자(123)의 이면에서 발생되는 열을 방열하여 냉각하며, 방열핀(213)은 지느러미 모양으로 방열판(211)의 하면에 다수개로 배열 형성되어 냉각면적을 확장함으로써 냉각 효과를 더 높이도록 한다. 방열판(211)은 전열판(121)의 길이를 따르며, 펠티어소자(123)는 방열판(211)의 길이를 따라 서로 거리를 두고 배열되어 방열판(211)과 전열판(121) 사이에 설치된다.

방열수단(200)은 냉각수라인과(220)과 그 냉각수라인(220)을 따라 유동하는 냉각수를 포함할 수 있다. 냉각수는 냉각수라인(220)을 따라 유동하며 방열판(211) 및 방열핀(213)과 열교환하여 더 냉각시킴으로써 펠티어소자(123)의 냉열 공급 효율을 극대화할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각수라인(220)은 방열판(211)의 하면에 설치되어 접하며, 방열핀(213)은 냉각수라인(220)이 간섭하지 않는 방열판(211)의 하면에 돌출 형성된다. 냉각수라인(220)은 방열판(211)의 길이를 따르며, U자 형태로 설치되어 냉각 효율을 높일 수 있다. 냉각수라인(220)은 유입구와 유출구가 방열판(211)의 일단에 위치하도록 설치됨으로써, 냉각수는 방열판(211)의 일단으로 유입된 후 유턴하여 다시 일단으로 유출되는 U자 형태로 흐르며 방열판(211)과 방열핀(213)의 열을 골고루 식혀 냉각 효과를 높일 수 있다.

냉각수라인(220)은 방열판(211)을 길이를 따라 관통하는 한쌍의 통공(221)과, 방열판(211)의 외부에서 통공들(221)을 연결하는 유턴관부(223)로 이루어질 수 있고, 유턴관부(223)는 U자 모양으로 절곡된 관(Pipe)일 수 있다. 통공들(221)은 방열판(211)의 성형시 같이 성형되고, 유턴관부(223)가 통공들(221)을 연결하여 U자 형태를 만듬으로써, 방열수단(200)의 제작이 용이해질 수 있다. 이와 달리, U자형으로 절곡된 냉각수라인(220)을 방열판(211)의 하부에 용접되어 설치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 볼트부재(125)가 전열판(121)과 방열판(211)을 가로질러 설치되어 분리 구조로 모듈화된 냉온열공급수단(120)을 이룰 수 있다. 이때, 펠티어소자(123)는 방열판(211)과 전열판(121) 사이에 협착되어 고정된다. 볼트부재(125)는 수용공간(111)의 바닥을 관통하여 선단이 외부로 노출되고 그 노출된 선단에 너트부재(126)가 결합됨으로써 냉온열공급수단(120)을 수용공간(111)의 바닥에 견고히 고정할 수 있다.

방열판(211), 전열판(121) 및 수용공간(111)의 바닥에는 서로 대응하는 볼트공이 각각 형성되고, 볼트부재(125)가 그 볼트공들을 관통하여 냉온열공급수단(120)을 고정할 수 있다. 이때, 수용공간(111)의 바닥에 형성되는 볼트공에는 방열판(211)의 볼트공까지 진입하는 스페이서(127)가 삽입 설치되고, 볼트부재(125)가 그 스페이서(127)를 관통하여 고정됨으로써 방열판(211)과 접하지 않고 간격을 두고 설치될 수 있다. 스페이서(127)는 볼트공에서 방열판(211)과 볼트부재(125)가 서로 접하지 않도록 간격을 형성하여 방열판(211)의 열이 볼트부재(125)를 타고 이동하여 전열판(121)으로 전도되는 것을 차단함으로써 냉각 효율이 감쇄되는 것을 방지한다.

스페이서(127)는 단열재질로 이루어진 폼일 수 있고, 수용공간(111)의 바닥에 걸리는 고리형부와 그 고리형부로부터 돌출되어 볼트공에 삽입되는 원통부로 이루어질 수 있으며, 볼트부재(125)가 원통부와 고리형부를 관통하여 설치되고, 너트부재(126)가 볼트부재(125)와 결합되어 고리형부와 접한다. 고리형부는 너트부재(126)에 단열 효과를 제공한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 냉온열공급수단(120)은 단열부재(140)를 포함할 수 있다. 단열부재(140)는 내열, 단열이 우수한 재질로 이루어짐이 바람직하며, 폼 형태일 수 있다. 단열부재(140)는 펠티어소자(123)의 표면이 냉열을 공급하는 동안 이면에서 발생되는 열이 전열판(121)으로 전도되는 것을 차단하여 냉열 공급 효율이 감쇄되는 것을 방지할 수 있다.

단열부재(140)는 판상형을 이루어 전열판(121)의 하면에 설치되며, 펠티어소자(123)와 대응하는 구멍을 형성하여 그 구멍에 펠티어소자(123)를 끼워 감쌀 수 있다. 단열부재(140)는 모듈화된 냉온열공급수단(120)에 각각 설치된다. 단열부재(140)는 볼트부재(125)가 관통되어 전열판(121)과 방열판(211) 사이에 고정될 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 단열부재(140)는 볼트부재(125)를 감싸 방열판(211)의 열이 볼트부재(125)로 전도되는 것을 더 차단할 수 있다. 또한, 단열부재(140)에는 단열돌부가 돌출 형성될 수 있다. 단열돌부는 단열부재(140)의 표면 테두리를 따라 돌출 형성되어 전열판(121)을 감싼다. 전열판(121)을 감싼 단열돌부는 커버부(130)와 밀접하며 전열판(121)을 서로 격리시킨다. 이와 같은 단열돌부는 단열부재(140)의 성형시 같이 형성되는 것이 바람직하며, 전열판(121) 사이로 열 이동을 차단함으로써 열이 분산되지 않고 커버부(130)에 효과적으로 전도가 이루어지도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 볼트부재(125)에는 탄성부재(129)가 설치될 수 있다. 탄성부재(129)는 외부로 노출된 볼트부재(125)의 선단에 설치되어 커버부(130)를 통해 전열판(121)에 부하되는 버스 이용자의 하중이나 충격을 흡수 완화하여 펠티어소자(123)가 파손되지 않도록 보호한다. 탄성부재(129)는 볼트부재(125)를 감싸는 스프링 형태가 바람직하며, 받침부(110)와 너트부재(126)와의 사이에 설치될 수 있고, 도시하지는 않았지만 2개의 너트부재(126) 사이에 설치될 수 있다.

도 3을 참조하여, 전열판(121)과 대면하는 커버부(130)의 하면에는 내열에 강한 자외선차단부재(160)가 설치될 수 있다. 자외선차단부재(160)는 필름일 수 있고, 자외선차단물질이 도포(UV코팅)되어 형성될 수 있다. 자외선차단부재(160)는 배열된 냉온열공급수단(120)의 전열판(121)을 덮어 커버부(130)를 통과하는 자외선이 전열판(121)으로 투사되지 않도록 차단한다. 이 때문에 뜨거운 여름철 전열판(121)의 냉열 공급 효율이 높아지고, 냉열 공급이 없는 경우 전열판(121)이 데워지지 않도록 방지한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 지지각(20a)에는 냉각수단(170)이 설치된다. 지지각(20a)은 내부에 수용공간(S)을 형성하여 냉각수단(170)을 수용한다. 냉각수단(170)은 냉각수라인(220)을 경유하며 데워진 냉각수를 식혀 냉각하고 그 냉각된 냉각수를 다시 냉각수라인(220)으로 순환시키는 역할을 한다. 냉각수단(170)은 공냉을 통해 냉각수의 열을 방열하여 냉각시킬 수 있다. 이를 위해, 냉각수단(170)은 냉각기(171), 냉각팬(173), 순환펌프(175)로 이루어질 수 있다.

냉각기(171)는 라디에이터(radiator)로서 냉각수의 열을 방열하여 냉각하며, 제1 연결관(176)을 통해 냉각수라인(220)의 유출구와 연결될 수 있다. 냉온열공급수단(120)이 다수개로 배열되는 경우, 냉각기(171)는 분배기 타입의 헤더를 설치하여 각각의 냉온열공급수단(120)의 냉각수라인(220)과 대응할 수 있다. 각각의 냉온열공급수단(120)의 냉각수는 헤더에서 모아져 냉각기(171)로 유입된다.

냉각팬(173)은 냉각기(171)와 인접하게 설치되며 송풍함으로써 냉각기(171)의 방열을 촉진한다. 지지각(20a)의 측면에는 수용공간(S)에 대해 외기가 출입하는 원형이나 슬롯 모양 등의 구멍들이 다수개로 형성되고, 냉각팬(173)이 수용공간(S)의 내외부 공기 흐름을 촉진시켜 냉각기(171)의 방열을 촉진한다.

냉각기(171)를 경유하며 냉각된 냉각수는 순환펌프(175)로 이동한다. 순환펌프(175)는 냉각수를 압송하여 냉온열공급수단(120)의 냉각수라인(220)과 냉각기(171)를 순환할 수 있도록 한다. 순환펌프(175)는 제2 연결관(177)를 통해 냉각수라인(220)의 유입구와 연결되며, 냉온열공급수단(120)이 다수개로 배열되는 경우 분배기 타입의 헤더를 설치하여 각각의 냉온열공급수단(120)의 냉각수라인(220)과 대응할 수 있다. 순환펌프(175)가 압송하는 냉각수는 헤더에서 분배되어 각 냉온열공급수단(120)의 냉각수라인(220)으로 공급된다.

도시하지는 않았지만, 지지각(20a)의 수용공간(S)에는 냉각수 저장탱크가 설치될 수 있다. 냉각수 저장탱크는 냉각기(171)와 순환펌프(175) 사이에 설치되며 냉각수의 유동량을 유지하고 냉각수가 더 냉각될 수 있도록 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 센서를 통한 제어회로부(310)의 제어로 냉각수단(170)과 냉온열공급수단(120)이 작동될 수 있다. 제어회로부(310)는 온도센서(330), 대기온도센서(340), 접근감지센서(350)와 전기적으로 연결되며, 전원공급회로부(SMPS)(320)를 제어하여 펠티어소자(123), 순환펌프(175), 냉각팬(173)에 전원을 공급한다. 제어회로부(310)와 전원공급회로부(320)는 지지각(20a)의 수용공간(S)에 설치됨이 바람직하며, 전원공급회로부(320)는 냉온열공급수단(120)의 배열수와 각각 대응하여 다수개로 설치될 수 있다.

온도센서(330)는 전열판(121)의 하면에 설치되어 전열판(121)의 온도를 측정한다. 바람직하게는 온도센서(330)가 펠티어소자(123)와 근접하는 전열판(121)의 부위에 설치되고 그 부위의 온도를 측정하여 제어회로부(310)로 전송함으로써, 제어회로부(310)가 펠티어소자(123)의 작동을 제어할 수 있도록 함이 좋다. 제어회로부(310)에는 온도센서(330)에 대한 한계온도가 설정되어 있고, 온도센서(330)의 측정온도가 한계온도이면, 제어회로부(310)는 펠티어소자(123)에 공급되는 전원을 차단하여 작동을 정지시킴으로써 펠티어소자(123)를 보호할 수 있다.

전원공급회로부(320)의 오류로 펠티어소자(123)에 과전류가 흘러 전열판(121)의 온도가 급격히 상승하거나, 냉각수단(170)의 고장이나 오류로 냉각수의 순환이 정지되거나 필요한 유속으로 순환되지 않아 펠티어소자(123)의 이면에서 발생하는 열이 전열판(121)으로 전도되어 전열판(121)의 온도가 급격히 상승하는 경우, 그 온도보다 더 높은 온도가 펠티어소자(123)에 작용되기 때문에, 결국 N,P형 소자를 붙이는 납이 용해되어 펠티어소자(123)가 파괴될 수 있고, 안전사고의 위험이 있다.

이 때문에, 제어회로부(310)에는 펠티어소자(123)의 보호를 위해 온도센서(330)에 대한 한계온도가 설정되며, 한계온도는 80℃~120℃ 범위 안에서 설정됨이 바람직하다. 온도 설정은 펠티어소자(123)의 성능이나 이용자에게 공급되는 온도 등에 영향을 받는다.

대기온도센서(340)는 받침부(110)나 지지각(20a)(20b)의 외부에 설치되어 대기온도를 측정한다. 제어회로부(310)에는 대기온도가 설정되어 있으며 계절과 무관하게 그 설정온도를 기초로 작동을 제어한다. 대기온도센서(340)는 실시간 대기온도를 측정하여 제어회로부(310)로 출력한다.

접근감지센서(350)는 시트부(100)에 설치되어 버스 이용자가 시트부(100)로의 접근유무를 감지한다. 예를 들면, 접근감지센서(350)는 시트부(100)에서 받침부(110)의 둘레를 따라 거리를 두고 다수개로 설치되어 여러 방향에서 접근하는 버스 이용자를 효과적으로 감지할 수 있다. 접근감지센서(350)는 초음파 센서 등 일 수 있다. 접근감지센서(350)는 버스 이용자가 접근하면 그 신호를 제어회로부(310)로 출력한다.

버스 이용자가 시트부(100)에 접근하고, 접근감지센서(350)가 이를 감지하여 제어회로부(310)로 출력한다. 그러면 제어회로부(310)가 대기온도센서(340)에서 전송되는 측정온도를 설정온도와 비교하여 냉각수단(170)과 냉온열공급수단(120)의 작동 여부를 판단한다. 제어회로부(310)가 버스 이용자의 접근 유무를 판단하여 냉열 또는 온열의 공급 작동을 제어함으로써 불필요한 에너지(전기) 소비를 줄일 수 있다.

대기온도센서(340)에 대한 설정온도(이하, "대기설정온도"라고 한다)는 작동온도와 작동정지온도로 구분될 수 있다. 작동온도는 펠티어소자(123)가 작동하여 냉열 또는 온열을 공급하는 온도이고, 작동정지온도는 펠티어소자(123)가 작동을 정지하는 온도이다.

작동정지온도는 범위일 수 있고, 그 범위를 벗어나는 온도는 작동온도가 된다. 예를 들면, 작동정지온도가 5℃~30℃ 범위로 설정되고, 대기온도센서(340)의 측정온도가 그 범위 내면, 제어회로부(310)는 작동 정지상태를 유지한다. 측정온도가 5℃ 이하이면 작동온도로서 온열을 공급하고, 30℃ 이상이면 작동온도로서 냉열을 공급한다.

작동온도는 특정된 온도(이하, "특정온도"라고 한다)일 수 있다. 예를 들면, 작동온도는 -5℃, O℃, 5℃, 30℃, 35℃ 등과 같이 온도가 정해진 특정온도일 수 있다. 그 특정온도와 일치하지 않는 온도는 작동정지온도가 된다. 대기온도센서(340)의 측정온도가 작동온도 중 어느 하나이면 온열 또는 냉열을 공급하고, 일치하지 않으면 작동 정지상태를 유지한다. 이와 같이 작동온도가 특정되면, 제어회로부(310)는 작동온도에 따라 펠티어소자(123)의 냉열 또는 온열을 조절할 수 있다. 예를 들면, O℃보다 -5℃일 때 온열을 더 뜨겁게 공급하고, 30℃ 보다 35℃일 때 냉열을 더 차갑게 공급할 수 있다.

작동정지온도는 범위이고, 작동온도는 특정온도일 수 있다. 예를 들면, 작동정지온도는 5℃~30℃ 범위이고, 작동온도는 -5℃, O℃, 5℃, 30℃, 35℃ 등과 같이 특정온도일 수 있다. 측정온도가 5℃ 초과 30℃미만 범위 내거나 작동온도와 일치하지 않으면 작동정지 상태를 유지하고, 작동온도 중 어느 하나이면 작동하여 온열 또는 냉열을 공급한다. 제어회로부(310)는 작동온도에 따라 펠티어소자(123)의 냉열 또는 온열을 조절할 수 있다.

작동정지온도와 작동온도는 모두 범위일 수 있다. 측정온도가 작동정지온도 범위 내면 작동을 정지하고, 작동온도 범위 내면 온열과 냉열을 공급한다. 작동온도는 -5℃ 미만, -5℃이상~0℃ 미만 등과 같이 구간으로 정해질 수 있다. 구간 내에서의 온열 또는 냉열의 공급 온도는 일정하며, 각 구간별로 온열 또는 냉열의 공급 온도는 서로 다를 수 있다.

제어회로부(310)가 대기온도센서(340)에서 전송되는 측정온도를 대기설정온도와 비교하고, 측정온도가 작동정지온도의 범위 내거나 특정온도와 일치하지 않으면, 제어회로부(310)는 작동정지 상태를 유지한다. 측정온도가 작동정지온도 범위 밖이거나 특정온도 중 어느 하나와 일치하면, 제어회로부(310)는 냉열 또는 온열을 공급하기 위해 전원을 공급한다.

측정온도가 온열을 공급하는 대기설정온도인 경우, 제어회로부(310)는 전원공급부(320)에 지시하여 펠티어소자(123)에 전원을 공급한다. 전원이 공급된 펠티어소자(123)는 표면이 가열되어 전열판(121)에 온열을 제공하고, 전열판(121)은 온열을 골고루 분산시키며 커버부(130)에 전도하여 버스 이용자가 따뜻하게 앉을 수있도록 커버부(130)를 데운다.

온열은 겨울 등 대기온도가 낮은 시기에 제공되며, 전열판(121)이 표면에서 온열을 제공하는 동안 그 이면에서는 냉열이 발생되며, 제어회로부(310)는 냉각수단수단(170)을 작동하지 않는다.

제어회로부(310)에는 냉각수단(170)의 동파를 방지하고 냉각수가 어는 것을 방지하기 위한 동파방지온도가 설정될 수 있다. 예를 들면, 동파방지온도가 -5℃로 설정되고, 대기온도센서(340)의 측정온도가 -5℃ 이하이면, 제어회로부(310)는 전원공급부(320)에 지시하여 순환펌프(175)에 전원을 공급하며, 냉각수가 냉온열공급수단(120)을 순환함으로써 어는 것이 방지된다. 펠티어소자(123)가 온열을 공급하는 동안 시트부(100)의 내부에는 0℃ 이상의 온도가 유지되며, 냉각수는 순환하며 열을 얻어 어는 것이 방지되고 냉각수단(170)의 동파가 방지된다.

대기온도센서(340)의 측정온도가 냉열을 공급하는 대기설정온도인 경우, 제어회로부(310)는 전원공급부(320)에 지시하여 펠티어소자(123)에 전원을 공급한다. 제어회로부(310)는 온열을 공급하기 위한 전원과는 다른 극성의 전원을 펠티어소자(123)에 공급하고, 펠티어소자(123)는 표면이 냉각되어 전열판(121)에 냉열을 제공한다. 전열판(121)은 냉열을 골고루 분산시키며 커버부(130)에 전도하여 버스 이용자가 시원하게 앉을 수 있도록 커버부(130)를 냉각한다. 펠티어소자(123)의 이면에서 발생되는 열은 방열판(211) 및 방열핀(213)이 자연 방열함으로써 식힌다.

또한, 제어회로부(310)는 전원공급부(320)에 지시하여 순환펌프(175)와 냉각팬(173)에 전원을 공급하여 냉각수를 순환시킨다. 냉각수는 냉각수라인(220)을 따라 흐르며 방열판(211)을 통해 펠티어소자(123)의 이면에서 발생되는 열을 식혀 냉각 효율을 더 높이며, 데워진 냉각수는 냉각팬(173)이 송풍하는 냉각기(171)를 통과하며 방열되어 다시 냉각된다.

펠티어소자(123)가 냉열을 공급하는 동안 온도센서(330)의 측정온도가 설정된 한계온도이면, 제어회로부(310)는 펠티어소자(123)에 공급되는 전원을 차단하여 보호한다. 이때, 제어회로부(310)는 펠티어소자(123)의 작동정지신호를 외부로 전송하여 관리자에게 알려줄 수 있다.

제어회로부(310)는 유·무선 통신을 이용하여 관리자가 확인가능한 휴대용 단말기나 서버에 펠티어소자(123)의 작동정지신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 버스 정류장에는 버스정보시스템을 통해 버스의 도착시간을 안내하는 디지털 안내판(1)이 설치되고, 제어회로부(310)가 디지털 안내판(1)의 제어회로부와 전기적으로 연결되어 교통정보센터 상황실을 통해 관리자에게 펠티어소자(123)의 작동정지신호를 전송할 수 있다. 펠티어소자(123)의 작동정지신호를 받은 관리자는 작동 정지의 이유를 신속하게 파악하여 교체 또는 보수 등을 수행함으로써 버스 이용자가 벤치를 이용하는데 불편함이 없도록 할 수 있다.

한편, 제어회로부(310)는 버스 이용자가 없는 경우에도 펠티어소자(123)에 전원을 공급하여 냉열 또는 온열을 커버부(130)에 공급할 수 있다. 이는 제어회로부(310)에 설정된 시간 내에서 이루어질 수 있다. 냉열을 공급하는 경우 제어회로부(310)는 냉각팬(217)에도 전원을 공급하여 냉각시킬 수 있다. 펠티어소자(123)가 냉열 또는 온열을 공급하여 버스 이용자에게 시원함과 따뜻함을 주기 위해서는 시간이 걸리기 때문에, 추운 겨울철 또는 뜨거운 여름철에 차가운 또는 뜨거운 커버부(130)에 앉아 따뜻하거나 시원해질 때까지 기다려야 하는 수고로움이 있다. 이 때문에, 제어회로부(310)는 버스 이용자가 없는 경우에도 냉열 또는 온열을 공급하여 앉는데 어려움이 없도록 미리 커버부(130)를 데우거나 시원하게 만들 수 있다.

이와 같이 커버부(130)를 미리 데우거나 시원하게 만들고 있는 상태에서, 버스 이용자가 시트부(100)에 접근하고, 접근감지센서(350)가 이를 감지하여 제어회로부(310)로 출력하면, 제어회로부(310)는 기 공급되는 냉열온도 보다 더 낮은 온도의 냉열을 또는 기 공급되는 온열온도 보다 더 높은 온도의 온열을 공급하여 신속하게 커버부(130)에 앉은 버스 이용자가 따뜻하게 또는 시원하게 앉을 수 있도록 한다. 공급되는 냉열 또는 온열온도는 제어회로부(310)에 온도 설정하여 조절함으로써 가능하고, 이는 펠티어소자(123)의 성능 안에서 이루어진다.

예를 들면, 대기온도센서(340)로부터 측정온도가 전송되면, 제어회로부(310)는 대기설정온도와 비교한다. 대기설정온도는 작동정지온도가 범위일 수 있고, 그 범위를 벗어나는 온도는 작동온도일 수 있다. 예를 들면, 제어회로부(310)에 설정된 작동정지온도가 0℃~30℃이면, 0℃ 이하 또는 30℃ 이상은 작동온도가 되며, 제어회로부(310)에는 0℃ 이하에서는 온열을, 30℃ 이상에서는 냉열을 공급하도록 설정된다.

대기측정온도가 작동정지온도 범위 안이면, 제어회로부(310)는 작동정지상태를 유지하고, 대기측정온도가 작동정지온도 범위 밖이면, 제어회로부(310)는 전원공급회로부(320)에 지시하여 펠티어소자(123)에 전원을 공급한다. 예를 들면, 대기측정온도가 0℃ 이하이면, 펠티어소자(123)는 온열을 공급하고, 대기측정온도가 30℃ 이상이면, 펠티어소자(123)가 냉열을 공급하도록, 제어회로부(310)는 전원공급회로부(320)를 제어한다. 냉열을 공급하는 경우 제어회로부(310)는 냉각팬(217)에 전원을 공급하여 펠티어소자(123)의 이면에서 발생되는 열을 식힌다.

펠티어소자(123)의 냉열 또는 온열 공급온도(이하, "1차 온도"라고 한다)는 전열판(121)의 온도를 측정하는 온도센서(330)에 대한 설정온도(이하, "1차 설정온도"라고 한다)를 따른다. 제어회로부(310)는 1차 설정온도에 대응하여 냉열 또는 온열을 공급한다.

온도센서(330)에서 전송되는 측정온도가 냉열온도인 1차 설정온도보다 낮거나 온열온도인 1차 설정온도보다 높으면, 제어회로부(310)는 전원을 차단하여 펠티어소자(123)의 작동을 정지하며, 그 반대인 경우 펠티어소자(123)에 전원을 공급하여 냉열 또는 온열온도를 1차 설정온도에 맞출 수 있다.

이와 같이 1차 설정온도에 따라 1차 온도가 공급되어 커버부(130)를 미리 데우거나 시원하게 만들고 있는 상태에서, 버스 이용자가 시트부(100)에 접근하고, 접근감지센서(350)가 이를 감지하여 제어회로부(310)로 출력하면, 제어회로부(310)는 1차 냉열온도 보다 더 낮은 온도의 냉열을 또는 1차 온열온도 보다 더 높은 온도의 온열을 공급한다.

펠티어소자(123)가 추가 공급하는 냉열 또는 온열온도(이하, "2차 온도"라고 한다)는 온도센서(330)에 대한 설정온도(이하, "2차 설정온도"라고 한다)를 따른다. 제어회로부(310)는 2차 설정온도에 대응하여 1차 온도보다 더 높거나 낮은 2차 온도의 냉열 또는 온열을 공급하여 신속하게 커버부(130)에 앉은 버스 이용자가 따뜻하게 또는 시원하게 앉을 수 있도록 한다.

시트부(100)는 일단에 냉열 또는 온열이 제공되지 않는 부위를 형성하고, 그 부위에 전원공급회로부(320)의 전원을 공급받는 무선충전기를 설치하여 버스 이용자가 버스를 기다리는 동안 스마트폰기기를 충전할 수 있도록 할 수 있다.

도 11은 냉온열공급수단의 다른 배열 모습을 나타낸 것으로, 배열은 펠티어소자(123)의 성능에 따라 다양한 형태로 설계될 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 대기의 기온에 따라 냉열 또는 온열을 제공함으로써 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하게 벤치에 앉을 수 있다.

또한, 본 발명은 각 센서들을 통한 냉열 또는 온열 제공이 자동 제어됨으로써 안전하고 효율적인 운영이 이루어질 수 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 디지털 안내판 20a,20b: 지지각
100: 시트부 110: 받침부
111: 수용공간 120: 냉온열공급수단
121: 전열판 123: 펠티어소자
125: 볼트부재 126: 너트부재
127: 스페이서 129: 탄성부재
130: 커버부 140: 단열부재
160: 자외선차단부재 170: 냉각수단
171: 냉각기 173: 냉각팬
175: 순환펌프 176: 제1 연결관
177: 제2 연결관 200: 방열수단
211: 방열판 213: 방열핀
220: 냉각수라인 310: 제어회로부
320: 전원공급회로부 330: 온도센서
340: 대기온도센서 350: 접근감지센서

Claims

앉는 자리를 마련하는 시트부; 및
상기 시트부의 좌우 단부에 각각 설치되어 상기 시트부를 지지하는 지지각들을 포함하며,
상기 시트부는 수용공간을 갖고 상기 지지각들을 가로질러 설치되는 받침부와, 상기 받침부의 수용공간에 수용되는 1개 이상으로 배열되는 냉온열공급수단과, 상기 냉온열공급수단이 수용된 상기 받침부의 수용공간을 덮는 커버부를 포함하고,
상기 냉온열공급수단은 상면이 상기 커버부와 대면하며 상기 커버부에 온열 또는 냉열을 전도하는 전열판과, 상기 전열판의 하면에 설치되며 상기 전열판에 온열 또는 냉열을 생성하여 공급하는 펠티어소자와, 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열을 식히는 방열수단을 포함하며,
상기 방열수단은 상기 펠티어소자의 이면에 설치되어 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열을 방열하는 방열판과, 상기 방열판의 하면에 다수개로 돌출 형성되어 방열면적을 확장하는 방열핀과, 상기 방열판의 하면에 설치되는 냉각수라인과, 상기 냉각수라인을 따라 유동하며 상기 방열판을 냉각하여 상기 펠티어소자의 열을 식히는 냉각수로 이루어지고,
어느 하나의 상기 지지각의 내부에는 상기 냉각수의 열을 방열하여 냉각하고 그 냉각된 냉각수를 상기 방열수단의 냉각수라인으로 순환시키는 냉각수단이 설치되고,
상기 전열판의 하면에는 상기 펠티어소자를 감싸는 단열부재가 설치되고, 상기 단열부재는 상기 펠티어소자가 냉열 공급시 그 이면에서 발생되는 열이 상기 전열판으로 전도되는 것을 차단하며,
상기 단열부재의 표면 테두리를 따라 돌출 형성되어 상기 전열판을 감싸는 단열돌부를 더 포함하고,
상기 전열판과 상기 방열판을 관통하여 볼트부재가 설치됨으로써 상기 냉온열공급수단이 모듈화를 이루고, 상기 볼트부재가 상기 수용공간의 바닥을 관통하여 고정됨으로써 상기 냉온열공급수단이 상기 받침부에 고정되며,
상기 수용공간의 바닥에는 볼트공이 형성되고, 그 볼트공에는 스페이서가 삽입 설치되며, 상기 볼트부재가 상기 스페이서를 관통하여 상기 바닥에 고정됨으로써 상기 방열판으로부터 이격되고,
상기 전열판과 대면하는 상기 커버부의 하면에는 자외선차단부재가 설치되고,
상기 펠티어소자와 상기 냉각수단에 전원을 공급하여 작동을 제어하는 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온열 벤치.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 펠티어소자와 근접하게 상기 전열판의 하면에 설치되며 상기 제어회로부와 전기적으로 연결되는 온도센서를 포함하고,
상기 제어회로부는 상기 온도센서가 측정한 상기 펠티어소자와 근접한 상기 전열판 부위의 온도가 기 설정된 온도이면 상기 펠티어소자에 공급되는 전원을 차단하여 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉온열 벤치.
제1 항에 있어서,
상기 시트부에 설치되어 상기 제어회로부와 전기적으로 연결되는 접근감지센서를 포함하고,
상기 제어회로부는 상기 접근감지센서의 신호를 받아 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온열 벤치.
제1 항에 있어서,
상기 제어회로부와 전기적으로 연결되며 대기온도를 측정하는 대기온도센서를 포함하고,
상기 제어회로부는 상기 대기온도센서의 측정온도를 기 설정된 온도와 비교하여 상기 펠티어소자와 상기 냉각수단의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온열 벤치.