KR200402459Y1 - 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가열식 돌침대에 내장되는 열판에 관한 것으로, 특히 우레탄발포수지층이 형성된 몸체의 내부에 작동유체가 충전된 히트파이프를 일정간격으로 내장하되, 상기 히트파이프의 각 단부는 연결관체에 의해 소통상태로 연결되게 하고, 별도의 보일러로부터 온수를 공급받는 온수관은 상기 연결관체의 내부를 관통하여 타측의 연결관체 내부를 경유하게 함으로써,

돌침대의 상측으로는 전선이나 열선 등이 전혀 위치하지 않으므로 전자파로부터 보다 안전한 것이며, 온수에 의해 히트파이프를 가열시키므로 만족스런 열효율을 기대할 수 있는 것이며, 온수 자체의 잠열에 의해 전원의 단락시에도 일정시간동안 온기를 유지할 수 있으므로 급격한 온도차를 방지할 수 있는 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판에 대한 것이다.

Description

온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판 {Heating plate for stone bed having heating pipe using hot water}

본 고안은 가열식 돌침대에 내장되는 열판에 관한 것으로, 특히 표면 석재판을 가열시키기 위한 열판의 내부에 작동유체가 충전된 히트파이프를 내장하고, 상기 히트파이프의 양측에는 보일러와 배관 연결된 온수관을 내입하며, 상기 온수관에 의해 상기 히트파이프의 작동유체를 가열시켜 석재판이 가열되게 함으로서, 전자파로부터 보다 안전한 사용이 가능함은 물론 온수관을 이용하여 히트파이프를 가열시키므로 더욱 뛰어난 열효율을 기대할 수 있어 매우 경제적인 효과가 있는 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판에 대한 것이다.

온돌에 익숙한 문화를 갖고 있는 우리나라 성인의 상당수는 동절기 중에는 침대보다는 방바닥을 선호하는 것이 일반적이며, 근자에 들어서는 온돌 및 침대의 장점만을 혼합한 전열식 보료가 내장된 온돌침대가 제안되어 이를 이용하고 있는 실정이다.

이러한 온돌침대 또는 방바닥에 놓여 사용되는 온열식 보료는 외피를 갖는 프레임의 내부에 열선 및 동판 등이 내장되어 있고, 표면으로는 대리석 또는 옥돌이 형성되어 있어 열선의 발열에 의한 표면의 석재판이 가온되므로 과거의 구들과 같은 느낌을 갖게 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 전열식 돌침대 또는 보료에 사용되는 발열수단은 통상적으로 코팅처리 된 히터선을 이용하는 것으로서, 절곡가능한 히터선을 단열재의 상부에 지그재그상으로 거치시켜 고정한 상태에서 별도의 방열판 등에 의해 상부를 마감하게 되는데, 상기한 히터선은 전기의 저항열을 이용한 것으로 매우 많은 전자파가 발생되는 것으로 알려져 있으므로 인체에 매우 유해할 뿐만 아니라 상기한 전자파를 차단하기 위한 별도의 차단수단을 내장하여야 하는 문제점이 있는 것이다.

또한, 상기한 바와 같은 열선방식은 상부 표면의 석재패널을 가온시키기 위해서는 수분 내지는 수십분의 시간이 경과되어야 설정된 온도로 가온됨은 물론, 가온부 또한 열선의 형태에 따라 국부적인 가온 후 전도열에 의해 전체 가온이 이루어지는 것으로서 전력소모가 매우 심하면서도, 자연부식 및 저항열에 의한 부식 등의 이유로 그 사용수명이 매우 짧아 잦은 수리 및 관리를 필요로 하게 되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 고안 출원인에 의해 안출되어 등록된 특허등록 제 509096호와 같이, 절곡판상의 몸체 내부에 발열부를 갖는 다수의 히트파이프를 내장한 상태에서 이를 마감처리 한 후, 그 내부공간에 우레탄발포수지를 발포 경화시켜 별도의 독립적인 열판이 형성되게 함으로서,

종래와 같이 돌침대 또는 보료를 구성함에 있어 열선의 배치 및 고정작업 등을 수행하지 아니하고도 단순히 열판의 적층공정만으로도 발열수단의 설치가 이루어지는 것이며, 그 내부의 히트파이프는 보다 신속한 가온 및 균일한 가온을 도와주므로 전열식 돌침대의 신속한 사용을 가능케 하며, 특히 히트파이프 자체의 특성상 그 사용수명이 반영구적임과 동시에 열효율이 매우 좋아 경제적인 효과가 있는 전열식 돌침대용 열판 및 그 열판의 제조방법을 제안한 바 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 열판 역시 전기적인 에너지를 이용하여 양측의 열판을 가열하는 구조로 이루어져 있으므로, 사용자의 머리부분이 전기선에 의한 전자파에 노출되는 문제점이 있어, 전자파에 민감한 소비자로부터 외면당하고 있는 실정이다.

또한, 종래보다는 상대적으로 저전력의 에너지로도 사용이 가능한 장점이 있으나, 여전히 상기한 히트파이프 내의 작동유체를 충분히 가열시키기 위해서는 전력을 이용하여 양측의 발열체를 가열시켜야 하므로 비경제적인 문제점도 있는 것이다.

특히, 상기한 바와 같은 열판은 전원을 단락시키게 되면 급속히 차가워지는 단점이 있어 극심한 온도차에 따른 불편함도 감수하여야 하는 것이다.

본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 우레탄발포수지층이 형성된 몸체의 내부에 작동유체가 충전된 히트파이프를 일정간격으로 내장하되, 상기 히트파이프의 각 단부는 연결관체에 의해 소통상태로 연결되게 하고, 별도의 보일러로부터 온수를 공급받는 온수관은 상기 연결관체의 내부를 관통하여 타측의 연결관체 내부를 경유하게 함으로써,

돌침대의 상측으로는 전선이나 열선 등이 전혀 위치하지 않으므로 전자파로부터 보다 안전한 것이며, 온수에 의해 히트파이프를 가열시키므로 만족스런 열효율을 기대할 수 있는 것이며, 온수 자체의 잠열에 의해 전원의 단락시에도 일정시간동안 온기를 유지할 수 있으므로 급격한 온도차를 방지할 수 있는 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판을 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 열판의 분리사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 열판의 측단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 열판의 발열체 단면도이다.

상측이 개방된 절곡판상의 몸체(1) 내부에 우레탄발포수지층(2)이 형성되고, 그 우레탄발포수지층(2)의 내부에는 발열체(10)가 내장된 공지의 돌침대용 열판에 있어서,

상기 발열체(10)는, 단방향으로 일정간격을 갖는 복수개의 가로파이프(11)(11')와 상기 가로파이프(11)(11')의 각 단부를 서로 연통하여 연결하는 보다 대구경의 세로파이프(12)(12')를 각각 형성하여 상기 가로파이프(11)(11')와 세로파이프(12)(12')의 내부에 작동유체(13)를 충전하고,

별도의 보일러(20)와 연결되는 온수관(21)은 상기 양측의 세로파이프(12)(12')를 경유하여 관통되게 형성하되, 상기 온수관(21)의 양단부는 몸체(1)의 일측으로 노출되게 하며,

상기 몸체(1)의 상측에는 별도의 마감지(3)를 부착 형성하여, 상기 열판의 마감지(3)가 하측을 향하도록 침대프레임(100)에 삽입하여 사용되게 구성한 것이다.

도면 중 미설명 부호 101은 석재판이다.

이상과 같은 구성에 의한 본 고안 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판의 작용을 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시와 같이 본 고안 히트파이프 발열체가 내장된 열판은 종래의 열판으로부터 개량된 것으로서, 공지된 바와 같이 히트파이프는 대단히 뛰어난 열효율을 갖고 있는 것으로 알려져 있는 것이다.

여기서, 상기한 히트파이프는 주지된 바와 같이, 밀폐용기 내부의 작동유체가 연속적으로 기-액체간의 상변화 과정을 통하여 용기 양단 사이에 열을 전달하는 장치로 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로서, 단일상의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘하는 것으로서, 가열에 의해 히트파이프 내부의 액체가 기화되면서 발생하는 고열을 이용하는 것이다.

이러한 히트파이프는 우주선의 방열용으로 1942년 미국의 제너럴모터스사에서 제작되었으나 실용화된 것은 1963년경부터이다.

히트파이프는 현재 알려진 재료 중 가장 열전도가 좋은 이송장치로 알려져 있으며 열파이프, 열관 또는 초열전도체(super conductivity)라고도 표현되기도 한다. 히트파이프는 내부의 밀폐공간에서 순환하는 작동유체가 연속적으로 액체-기체간의 상변화를 수행할 때 동반하는 잠열을 이용하여 열을 이동시킴으로서 단일 상의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달기기에 비해 매우 큰 연전달 성능을 발휘하며 양질의 열전도체로 알려진 은이나 구리의 수백배에 해당하는 열전도 성능을 발휘한다.

현재 이러한 히트파이프를 이용한 제품으로는 열수송, 가열, 냉각, 온도, 열류의 제어목적으로 건축난방용, 바닥재, 노트북 등에 사용되고 있는 것이다.

이와 같은 히트파이프를 이용한 본 고안 열판은, 우선 금속박판을 절곡하여 상측이 개방된 형태의 몸체(1)를 형성하고, 그 몸체(1)의 내측에 발열체(10)를 부착하여 고정하게 된다.

이때, 상기한 발열체(10)는 상기한 몸체(1)의 가로방향으로 일정간격으로 형성된 가로파이프(11)(11')와, 상기 가로파이프(11)(11')의 각 단부를 관통되게 연결하는 세로파이프(12)(12')로 구성되고,

상기 세로파이프(12)(12')는 그 가로파이프(11)(11') 보다 대구경을 갖고 있어 그 내측으로 별도의 온수관(21)이 삽입되어 있는 것이다.

즉, 상기한 온수관(21)은 일측의 세로파이프(12)를 길이방향을 따라 삽입되어 타측의 세로파이프(12')의 내측으로 삽입된 후 각 단부가 몸체(1)의 선단 일측으로 노출되는 것이며, 이와 같은 온수관(21)의 각 단부는 별도의 보일러(20)에 연결되어 입,출관의 역할을 담당하게 되는 것이다.

이때, 상기한 가로파이프(11)(11')와 세로파이프(12)(12')의 내부에는 작동유체(13)가 충전되어 있는 것으로서, 상기한 작동유체(13)는 온수관(21)으로부터의 발열을 효과적으로 전달하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 발열체(10)는 상기 몸체(1)의 바닥면에 밀착되도록 별도의 접착테이프(도면에는 미도시함) 등을 이용하여 고정시키는 것이다.

이러한 발열체(10)의 고정상태에서 상기 몸체(1)의 상부면에 별도의 마감지(3)를 부착하여 그 몸체(1)의 내부가 밀봉되게 한 상태에서 상기 몸체(1)의 내부에 우레탄발포수지를 주입하면 상기 그 수지가 내부에서 발포하면서 몸체(1)의 내부에 발생한 공간을 메우게 된다.

이때, 상기한 몸체(1)를 상측으로부터 일정한 압력 이상으로 가압하게 되면 그 우레탄발포수지층(2)이 고르고 안정적으로 형성되면서 몸체(1)의 내부공간을 충분히 메우게 되는 것이다.

이와 같이 이루어진 열판은 도 4 및 도 5의 도시와 같이 침대의 크기에 따라 침대프레임(100)의 내측에 하나 또는 둘을 올려놓은 상태에서 상기한 온수관(21)과 보일러(20)를 연결 한 후, 상기 열판의 상측에 석재판(101)을 올려놓으면 설치가 완료되는 것이다.

따라서, 상기한 보일러(20)에 전원을 인가하여 작동시키면 그 온수관(21)을 통해 고온의 온수가 흐르게 되는 것이며, 고온의 온수는 작동유체(13)를 통해 더욱 뛰어난 열효율을 발휘하여 그 상측의 석재판(101)을 가열시키게 되는 것이다.

그러므로, 상기한 바와 같이 침대프레임(100) 및 석재판(101)의 상측에는 전기선이나 열선 등이 전혀 존재하지 않으므로 사용자가 전자파에 직접 노출되는 문제점이 완전히 극복되는 것이며,

보일러를 통한 고온의 열기는 히트파이프 내의 작동유체(13)를 통해 더욱 뛰어난 열효율을 갖게 하므로 저비용의 에너지로도 충분한 발열 온도를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 온수 자체가 갖는 일정시간의 잠열 능력에 의해 보일러(20)의 전원을 단락시키더라도 일정시간동안 온도를 유지하게 됨은 물론 서서히 열이 식으므로 급격한 온도차를 방지할 수 있어 보다 쾌적한 사용감을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 고안 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판은, 돌침대의 상측으로는 전선이나 열선 등이 전혀 위치하지 않으므로 전자파로부터 보다 안전한 것이며, 온수에 의해 히트파이프를 가열시키므로 만족스런 열효율을 기대할 수 있는 것이며, 온수 자체의 잠열에 의해 전원의 단락시에도 일정시간동안 온기를 유지할 수 있으므로 급격한 온도차를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 열판의 분리사시도

도 2는 본 고안에 따른 열판의 측단면도

도 3은 본 고안에 따른 열판의 발열체 단면도

도 4는 본 고안에 따른 열판을 이용한 돌침대의 사용상태도

도 5는 본 고안에 따른 열판을 이용한 돌침대의 분리사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 몸체 2 : 우레탄발포수지층

3 : 마감지

10 : 발열체 11,11' : 가로파이프

12,12' : 세로파이프 13 : 작동유체

20 : 보일러 21 : 온수관

100 : 침대프레임 101 : 석재판

Claims (1)

1. 상측이 개방된 절곡판상의 몸체(1) 내부에 우레탄발포수지층(2)이 형성되고, 그 우레탄발포수지층(2)의 내부에는 발열체(10)가 내장된 공지의 돌침대용 열판에 있어서,

   상기 발열체(10)는, 단방향으로 일정간격을 갖는 복수개의 가로파이프(11)(11')와 상기 가로파이프(11)(11')의 각 단부를 서로 연통하여 연결하는 보다 대구경의 세로파이프(12)(12')를 각각 형성하여 상기 가로파이프(11)(11')와 세로파이프(12)(12')의 내부에 작동유체(13)를 충전하고,

   별도의 보일러(20)와 연결되는 온수관(21)은 상기 양측의 세로파이프(12)(12')를 경유하여 관통되게 형성하되, 상기 온수관(21)의 양단부는 몸체(1)의 일측으로 노출되게 하며,

   상기 몸체(1)의 상측에는 별도의 마감지(3)를 부착 형성하여, 상기 열판의 마감지(3)가 하측을 향하도록 침대프레임(100)에 삽입하여 사용되게 구성함을 특징으로 하는 온수를 이용한 히트파이프 발열체가 내장된 돌침대용 열판.