KR200378388Y1

KR200378388Y1 - 열전모듈을 이용한 매트리스

Info

Publication number: KR200378388Y1
Application number: KR20040036916U
Authority: KR
Inventors: 고정찬
Original assignee: 고정찬
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2005-03-16

Abstract

본 고안은 여름철에는 매트리스를 시원하게 냉각시키고 겨울철에는 매트리스를 따뜻하게 가열시켜 계절에 관계없이 사용할 수 있는 열전소자를 이용한 매트리스를 개시한다.

본 고안은 여름철에는 냉각되고, 겨울철에는 일정한 온도로 가열되어 사계절에 걸쳐 자유롭게 사용할 수 있도록 함은 물론 매트리스의 구조를 간단하게 하고, 이와 더불어 사용의 편리성을 증대시키기 위하여 본 고안은 매트리스 내층에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고, 순환관과 열전모듈 사이에 순환펌프가 연결된 공지의 것에 있어서, 매트리스의 일측에 온도를 설정하는 키패드와, 상기 키패드에 설정된 설정온도와 온도감지센서에서 검출된 온도를 비교하여 열전모듈을 흡열, 발열상태로 전환시켜 작동시키는 마이크로프로세서와, 상기 온도감지센서에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 마이크로프로세서에 입력하는 A/D변환기와, 상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 열전모듈에 인가된 전원의 극성을 전환시키는 정역전환회로와, 상기 매트리스의 상면과 하면을 덮는 커버의 내부에 소정의 두께를 가지는 냉온층부로 이루어진다.

이와 같은 본 고안은 냉온층부의 온도에 따라 컨트롤러에서 열전모듈의 동작상태를 발열,흡열상태로 전환시켜 적절하게 냉각 또는 가열상태로 전환되는 편리성을 가지게 되고, 온도에 따라 매트리스를 냉각 또는 가열시킴으로써 계절에 관계없이 사계절 사용할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

열전모듈을 이용한 매트리스{Mattress Using Thermo-electro Module}

본 고안은 열전모듈을 이용한 매트리스에 관한 것으로, 여름철에는 매트리스를 시원하게 냉각시키고 겨울철에는 매트리스를 따뜻하게 가열시켜 계절에 관계없이 사계절 사용할 수 있는 열전모듈을 이용한 매트리스에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 매트리스는 온돌방이나 마루 위에서 잘 때 담요나 이불 밑에 깔아 사용하는 침구류의 하나로써 가정에서 차가운 바닥과 직접 접촉하지 않도록 바닥면에 깔아 놓고 사용하거나 딱딱한 바닥면에 장시간 앉아 있거나 누워 있을때 쿠션재 역할을 하도록 하는 것이다.

이와 같은 매트리스는 상판과 하판을 이루는 커버 내에 소정의 두께를 갖는 우레탄 고무 또는 고무를 주재료로 한 발포플라스틱층과, 단열재로 이루어진 단열재층이 형성된다.

그러나, 이와 같은 매트리스는 바닥면이 차가우면 바닥면으로부터 차가운 온도가 열전도되어 매트리스도 차갑게 되고, 바닥면이 뜨거우면 바닥면으로부터 뜨거운 온도가 열전도되어 매트리스도 뜨겁게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 특허출원 제2002-54508호 (발명의 명칭: 취침용 매트리스; 이하 "인용 발명"이라 함)가 도1a,b에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 열매체가 수용되어 순환되는 냉각튜브(100)가 발포플라스틱층(101)과 단열재층(102) 사이에 설치되고, 상기의 열매체를 가열시키는 냉각장치(103)와, 상기 냉각튜브(103)의 관로 중에 설치되어 열매체를 순환시키는 순환펌프(104)를 설치하고, 상기 냉각튜브(100)가 내장되어 열매체가 순환됨에 따라 온도가 저하되는 매트리스 본체(105)와, 상기 제어부는 사람의 체온에 의하여 상승한 매트리스 본체(105)의 실시간 온도를 감지하여 매트리스 본체(105)의 온도 보다 일정값 낮은 온도를 제어기준온도로 설정하여 상기 매트리스 본체(105)의 온도가 제어기준온도로 유지되도록 냉각장치(103) 및 순환펌프(104)를 작동시키는 것이다.

그러나, 이러한 인용발명은 열전모듈을 이용하여 흡열 상태로 작동시켜 매트리스를 냉각시키는 것으로, 열매체가 냉각튜브(103)를 순환함에 따라 체온에 의하여 상승한 매트리스 본체(105)의 실시간 온도를 감지하여 매트리스 본체(105)의 온도를 적절히 낮추어 줌으로써, 쾌적한 수면 조건을 제공하는 것이기는 하나, 실제로 동절기에는 평균 보다 높은 온도로 가열하여야 할 경우가 많으며, 이러한 인용 발명은 매트리스 본체(105)의 온도를 체온 보다 낮추어 주기만하는 것이어서, 사계절 사용이 사실상 불가능하게 되는 결정적인 문제점이 있는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안의 목적은 여름철에는 냉각되고, 겨울철에는 일정한 온도로 가열되어 사계절에 걸쳐 자유롭게 사용할 수 있도록 함은 물론 매트리스의 구조를 간단하게 하고, 이와 더불어 사용의 편리성을 증대시킨 열전소자를 이용한 매트리스를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 매트리스 내층에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고, 순환관과 열전모듈 사이에 순환펌프가 연결된 공지의 것에 있어서, 매트리스의 일측에 온도를 설정하는 키패드와, 상기 키패드에 설정된 설정온도와 온도감지센서에서 검출된 온도를 비교하여 열전모듈을 흡열,발열상태로 전환시켜 작동시키는 마이크로프로세서와, 상기 온도감지센서에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 마이크로프로세서에 입력하는 A/D변환기와, 상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 열전모듈에 인가된 전원의 극성을 전환시키는 정역전환회로와, 상기 매트리스의 상면과 하면을 덮는 커버의 내부에 소정의 두께를 가지는 냉온층부로 이루어진 열전모듈을 이용한 매트리스를 제안한다.

이와 같은 본 고안은 컨트롤러의 제어에 따라 열전모듈이 흡열상태일 경우에는 매트리스를 냉각시켜 시원하게 되고, 열전모듈이 발열상태일 경우에는 매트리스를 가열시켜 따뜻하게 함으로써 여름철이나 겨울철에 관계없이 사용할 수 있으며, 컨트롤러에 설정된 온도에 따라 매트리스를 적절한 온도를 유지시켜 줌으로써 매트리스 사용의 편리성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

이하, 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이 본 고안은 매트리스 내층에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고, 순환관과 열전모듈 사이에 순환펌프가 연결된 공지의 것에 있어서, 온도 설정 스위치, 전원 온/오프 스위치 등이 구비되어 사용자가 매트리스(1)의 온도를 설정하는 키패드(10)와, 상기 키패드(10)에서 설정된 온도값을 메모리부에 저장하고, 온도감지센서(25)에서 검출된 온도 신호와 설정 온도를 비교하여 열전모듈을 흡열상태, 발열상태로 작동시키는 마이크로프로세서(15)와, 상기 마이크로프로세어(15)의 제어신호에 따라 정방향 접속 또는 역방향 접속되도록 접속을 전환시키는 정역전환회로(21)에 의하여 흡열,발열상태로 전환되어 작동되는 열전모듈(20)과, 매트리스의 소정 위치에 설치되어 매트리스의 온도를 감지하는 온도감지센서(25)와, 상기 온도감지센서(25)에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 마이크로프로세서(15)에 입력하는 A/D변환기(30)와, 상기 매트리스(1)의 상면과 하면을 덮는 커버(2)의 내부에 소정의 두께를 가지는 냉온층부(3)으로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안은 사용자는 커버(2)의 내부에 소정 두께를 가지는 냉온층부(3)이 형성된 메트리스(1)를 사용하고자 하는 위치에 매트리스를 깔아 놓고서 전원을 인가시키게 되면 마이크로프로세서(15)에서 열전모듈(20) 및 온도감지센서(25), A/D변환기(30)를 초기화시키게 되고, 초기화된 상태에서 사용자가 키패드(10)에 구비되어 있는 온도 설정 스위치를 조작하여 매트리스의 온도를 설정하게 된다.

키패드(10)에서 설정된 온도는 마이크로프로세서(15)의 메모리부에 저장되어지고, 마이크로프로세서(15)는 온도감지센서(25)에서 매트리스의 현재 온도값을 검출하게 된다. 이렇게 검출된 매트리스의 온도는 A/D변환기(30)에서 디지털 신호로 변환되어 마이크로프로세서(15)로 입력되면 마이크로프로세서(15)는 키패드(10)에서 설정된 온도와 매트리스의 현재 온도를 비교하게 된다.

이때 매트리스의 현재온도가 설정온도 보다 높으면 마이크로프로세서(15)는 정역전환회로(21)를 정방향으로 접속시키게 되고, 이에 따라 열전모듈(20)은 흡열상태로 전환되어 동작하게 되며, 상기 순환관(4) 내에 채워진 열매체를 순환펌프(5)가 순환관(4)을 순환시키면서 열전모듈(20)에 의하여 냉각되어지고, 냉온층부(3)에 배관된 순환관(4)이 냉온층부(3)을 냉각되게 한다.

아울러 마이크로프로세서(15)는 매트리스의 현재온도를 계속적으로 검출하게 되고, 이렇게 검출된 현재온도와 설정온도와 비교하여 현재온도가 높으면 열전모듈(20)을 흡열상태로 동작시키며, 매트리스의 현재온도와 설정온도가 동일한 온도가 될 때까지 열전모듈(20)을 동작시킨다.

또한, 매트리스의 현재 온도가 설정온도 보다 낮으면 마이크로프로세서(15)는 정역전환회로(21)를 역방향으로 전환시켜 열전모듈(20)이 발열되는 동작 상태로 전환시키게 되고, 이에 따라 열전모듈(20)은 발열상태로 동작되어 순환관(4)에 설치된 순환펌프(5)의 작동으로 순환관(4) 내의 열매체가 열전모듈(20)에 접하여 가열된 상태로 순환된다.

아울러 마이크로프로세서(15)는 매트리스의 현재온도를 계속적으로 검출하여 이를 설정온도와 비교하여 현재온도가 낮으면 열전모듈(20)을 발열상태로 동작시키고, 현재온도와 설정온도가 동일하게 될 때까지 열전모듈(20)을 동작시킨다.

상기 열전모듈(20)에 설치되어 있는 방열핀(22)은 열전모듈(20)에서 발생되는 열을 방열하게 되고, 이와 더불어 방열팬(23)은 열전모듈(20)이 흡열,발열 상태에서 작동되어 방열핀(22)에서 발생된 열을 식히도록 한다.

이와 같은 본 고안은 냉온층부의 온도에 따라 마이크로프로세서에서 열전모듈의 동작상태를 발열,흡열상태로 전환시켜 적절하게 냉각 또는 가열상태로 전환되는 편리성을 가지게 되고, 온도에 따라 매트리스를 냉각 또는 가열시킴으로써 계절에 관계없이 사용할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 고안은 돌침대에 사용되는 매트리스, 보료 및 작은 매트 등에 적용시켜 그 크기 및 두께의 변화없이 편리하게 사용할 수 있게 되는 것이다.

도1a,b는 종래의 매트리스를 나타낸 단면도.

도2는 본 고안에 의한 열전모듈을 이용한 매트리스를 나타낸 분해사시도.

도3은 본 고안에 의한 열전모듈을 이용한 매트리스를 나타낸 종단면도.

도4는 본 고안에 의한 열전모듈을 이용한 매트리트의 구성도.

도5는 본 고안에 의한 열전모듈을 이용한 매트리스의 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 매트리스 2: 커버

3: 냉온층부 4: 순환관

10: 키패드 15: 마이크로프로세서

20: 열전모듈 25: 온도감지센서

30: A/D변환기

Claims

매트리스(1) 내부에 열매체가 채워진 순환관(4)이 설치된 냉온층부(3)와, 순환관(4)과 열전모듈(20) 사이에 순환펌프(5)가 연결된 공지의 것에 있어서,

온도 설정 스위치, 전원 온/오프 스위치 등이 구비되어 사용자가 매트리스(1)의 온도를 설정하는 키패드(10)와, 상기 키패드(10)에서 설정된 온도값을 메모리부에 저장하고, 온도감지센서(25)에서 검출된 온도 신호와 설정 온도를 비교하여 열전모듈을 흡열상태, 발열상태로 작동시키는 마이크로프로세서(15)와, 상기 마이크로프로세어(15)의 제어신호에 따라 상기 열전모듈(20)의 접속을 전환시켜 열전모듈(20)이 가열/냉각상태로 동작되게 하는 정역전환회로(21)와, 매트리스의 소정 위치에 설치되어 매트리스의 온도를 감지하는 온도감지센서(25)와, 상기 온도감지센서(25)에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 마이크로프로세서(15)에 입력하는 A/D변환기(30)로 구성됨을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 매트리스.