KR200489551Y1

KR200489551Y1 - 냉각매트용 순환장치

Info

Publication number: KR200489551Y1
Application number: KR2020190000154U
Authority: KR
Inventors: 이현정
Original assignee: 이현정
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-07-03
Also published as: US11137192B2; US20200224952A1

Abstract

본 고안은 냉동된 냉매에 물을 접촉시키고, 이 때 냉각된 물을 인체가 접촉되는 매트의 관 내로 순환시켜 냉기가 매트로 전달되도록 함으로써, 간단한 구성으로도 냉각 효과가 있는 매트를 사용할 수 있도록 하기 위한 냉각매트용 순환장치에 관한 것이다. 본 고안은, 열교환 성능을 높여 보다 신속하고 균일한 냉각 성능을 갖고, 냉각수의 유동 경로와 냉매 접촉 면적을 최대화 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

냉각매트용 순환장치 {Circulator for Cooling mat}

본 고안은 냉동된 냉매에 물을 접촉시키고, 이 때 냉각된 물을 인체가 접촉되는 매트의 관 내로 순환시켜 냉기가 매트로 전달되도록 함으로써, 간단한 구성으로도 냉각 효과가 있는 매트를 사용할 수 있도록 하기 위한 냉각매트용 순환장치에 관한 것이다.

거실의 바닥이나 침실의 침대 위에 깔고 사용하는 매트가 대중화되고 있으며, 최근에는 특히 매트 내에 지그재그 형의 호스나 관을 배치시키고 그 관 내로 온수나 냉수를 순환시켜 온기 또는 냉기를 매트의 사용자에게 전달하는 매트가 인기를 끌고 있다.

온수매트의 경우 전기 가열 방식으로 물을 가열하여 순환시키는 방식을 사용하고, 냉수매트의 경우 얼음과 같은 냉매를 사용하여 순환수를 냉각시키는 방식을 사용한다. 이 중 냉수매트와 관련하여, 종래에는 등록실용신안 제20-0217039호와 같이, 콘테이너 내에 얼음과 물을 수용하여 저장하고, 얼음에 의해 냉각된 물은 순환펌프의 작동에 의해 공급라인을 따라 매트의 관 내로 유입되어 순환되도록 하는 방식을 주로 사용하였다. 이는 냉매인 얼음과 순환되는 물이 혼합되도록 하나의 공간에 위치되도록 하는 방식이었다.

이 후, 이를 개선하여 냉매와 순환 냉각수를 분리, 독립시키는 방식이 개발되었다. 등록특허 제10-1250880호에 따르면, 수통 내에 별도의 얼음통을 부설할 수 있도록 하고, 수통 내의 물과 얼음통 내의 얼음이 상호 분리되도록 하며, 사용자는 얼음이 녹으면 얼음통 만을 분리하여 냉동실에서 재냉각시킨 후 다시 수통에 내입시켜 사용할 수 있도록 하였다.

그런데 이러한 냉매와 순환수 독립 방식은, 국부적인 접촉으로 인해 냉매와 순환수 사이의 열교환 효율이 상대적으로 떨어진다는 단점이 있다. 열교환율이 떨어지면 순환수가 신속히 냉각되지 않게 되어 사용자는 냉각효과가 제대로 발휘되지 않는 것으로 느낄 수밖에 없게 된다. 따라서 냉매와 순환수의 열교환이 용이하도록 접촉 면적 및 시간을 증대시켜 열교환 효율을 높이고, 신속하고 균일한 냉각성능을 발현하기 위한 냉각매트용 순환장치를 필요로 하고 있다.

등록실용신안 제20-0217039호 등록특허 제10-1250880호

본 고안은 열교환 성능을 높여 보다 신속하고 균일한 냉각 성능을 갖는 냉각매트용 순환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안은 냉각수의 유동 경로와 냉매 접촉 면적을 최대화 함으로써, 냉각수의 신속한 냉각이 가능하도록 하는 냉각매트용 순환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 열교환에 의해 유체를 냉각시키기 위한 냉각부와, 그 하측에 위치되어 유체를 순환시키도록 하는 순환부를 구비하는 본체(20); 상기 본체(20)의 상기 냉각부 상단 개방부를 덮기 위한 덮개(10); 상기 냉각부의 내부에 위치되며, 내측에 냉매를 수용하는 냉매통(40); 상기 냉매통(40)과 접촉된 유체를 회수하기 위한 회수관(64); 상기 회수관(64)으로부터 유입된 유체를 순환시키기 위해 상기 순환부 내에 배치되는 모터(62); 상기 모터(62)에 의해 가압된 유체를 냉각매트로 배출시키는 배출관(68); 및 상기 냉각매트 내부 순환 이후 복귀되는 유체가 유입되는 유입관(66);을 포함하여 구성되고, 상기 유입관(66)으로부터 유입된 유체는 상기 냉각부 내의 냉매통(40)에 접촉되도록 흐르는 것을 특징으로 하는 냉각매트용 순환장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터(62)는 순환부 내에 탄성력 있는 재질의 완충부재(60)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각부 내의 중심에는 상방을 향해 연장되는 중앙상승관(30)이 배치되고, 상기 중앙상승관(30) 내의 수직공(32)은 상기 유입관(66)과 연결되어, 상기 유입관(66)으로 유입된 유체는 상기 수직공(32)을 따라 상기 중앙상승관(30)의 상단을 향해 수직 상방으로 유동되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각부 내에는 다수의 냉매통(40)이 구비되고, 상기 냉매통(40)은 중앙의 상기 중앙상승관(30)을 중심으로 밀착 배치되어, 상기 중앙상승관(30)의 수직공(32) 내를 유동하는 유체와, 상기 냉매통(40) 내의 냉매 사이에 열교환이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 중앙상승관(30)의 측방에는 일정 간격으로 돌출되어 공간을 구분하기 위한 분리리브(34)가 형성되고, 상기 다수의 냉매통(40)은 상기 분리리브(34)에 의해 상기 중앙상승관(30)을 중심으로 일정 틈새를 형성하며 밀착 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 중앙상승관(30)의 상단부에는 분배기(50)가 구비되고, 상기 분배기(50)는: 상기 중앙상승관(30)의 수직공(32)과 연통되는 하방공(52); 및 중앙 외측에 형성되어 상기 하방공(52)으로부터 유입된 유체를 중앙 외측으로 배출시키는 분배공(54);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 분배기(50)는: 상기 분배공(54)이 상기 중앙상승관(30)의 주변에 배치된 다수의 냉매통(40) 각각에 대응되도록 다수 형성되고, 상기 분배공(54)은 상기 냉매통(40)의 상면을 향하거나, 상면 상측에 형성되어, 상기 분배기(50)를 통과한 유체는 다수의 방향으로 배출되는 동시에, 다수의 냉매통(40) 상면으로 낙하되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매통(40)의 상면에는 뚜껑부(41)가 돌출 형성되고, 상기 뚜껑부(41)는 상기 분배공(54)의 하방 위치보다 외측에 위치되도록 하여, 상기 분배공(54)으로부터 낙하한 유체가 외측으로 흐르며 상기 뚜껑부(41)에 의해 경로가 꺾일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매통(40)은: 상기 중앙상승관(30)으로부터 먼 쪽에 위치되며, 상기 본체(20)의 내벽을 향하는 외면부(43); 상기 중앙상승관(30)을 대면하여 근접되는 내면부(45); 및 상기 외면부(43)와 상기 내면부(45)의 양 사이를 연결하는 측면부(46);를 포함하여 구성되고, 상기 뚜껑부(41)에 의해 경로가 꺾인 유체는 상기 외면부(43), 상기 내면부(45) 또는 상기 측면부(46)를 접촉하며 하방 유동되는 것을 특징으로 한다.

상기 외면부(43), 상기 내면부(45) 또는 상기 측면부(46)에는 수평 방향의 홈부(42) 및 수평방향의 돌출부(44)가 다수 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따른 본 고안은, 열교환 성능을 높여 보다 신속하고 균일한 냉각 성능을 갖게 되는 효과를 갖는다.

본 고안은 냉각수의 유동 경로와 냉매 접촉 면적을 최대화 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

본 고안은 냉각수가 상측에서 하측으로 움직이면서 냉매와 접촉될 수 있도록 하여 보다 긴 경로를 따라 고른 열교환이 가능하게 되는 효과가 있다.

본 고안은 냉각수가 냉매통의 사이 안쪽 공간으로 상승되도록 하여, 상승하는 과정에서도 냉각이 될 수 있게 되어 보다 오랜 시간 열교환이 되는 효과가 있다.

본 고안은 냉매통 위로 유출된 냉각수가 냉매통의 다양한 외면 경로를 따라 하방유동되므로 접촉 경로가 증가되어 열교환이 보다 용이해 지는 효과가 있다.

본 고안은 냉각수 순환을 위한 모터를 완충 지지하여 소음 및 진동을 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 냉각매트용 순환장치 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 고안의 냉각매트용 순환장치를 분해하여 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 고안의 냉매통 및 냉각매트용 순환장치의 덮개를 개방한 상태를 상면에서 나타내는 도면이다.
도 5는 본 고안의 중앙상승관 및 분배기를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 고안의 냉각매트용 순환장치 단면을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 고안의 실시예들을 참조하여, 본 고안의 구성 및 그 작용효과를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안의 냉각매트용 순환장치 외관을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 직육면체 형상의 냉각매트용 순환장치는 내측에 냉각수와 냉매통이 담기는 냉각부와, 그 하측에 모터를 수용하는 순환부를 포함하는 본체(20)와 그 상면을 덮는 덮개(10)를 구비한다. 사용자는 덮개(10)를 들어 올리고, 그 내부에 냉매통과 냉각수를 넣은 후, 전원을 동작시키면 순환부의 모터 동작에 따라 유체인 냉각수는 냉매통에 의해 냉각된 상태로 별도의 관이 내장된 매트(미도시)로 공급되어 순환된 후, 다시 회수된다.

도 2는 본 고안의 냉각매트용 순환장치를 분해하여 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 덮개(10)는 덮개외면(12)과 덮개내면(16) 사이에 스티로폼과 같은 단열재(14)를 내장하며, 본체(20)의 내부 냉각부 상면을 덮게 된다.

본체(20)는 상호 분리된 공간인 상부의 냉각부와 하부의 순환부를 구비하는데, 냉각부로는 중앙상승관(30), 다수의 냉매통(40) 및 분배기(50)가 안착, 결합되고, 그 하부의 순환부에는 모터(62), 회수관(64), 유입관(66)과 모터(62)를 감싸며 지지하는 완충부재(60)가 안착된다. 본체(20)의 측방으로는 결로방지를 위한 단열재(22)가 배치되는 것이 바람직하고, 순환부의 하면은 바닥부재(24)가 결합된다.

중앙상승관(30)이 본체(20)의 내부 중앙에 수직방향으로 배치되고, 그 측방으로 다수의 냉매통(40)이 배치되는 구조를 통해 냉각수는 하강과정은 물론 상승과정에서도 냉매와의 열교환을 통해 재냉각되는 효과를 갖는다. 또한 냉매통(40)은 작은 형태로 다수개가 배치됨에 따라, 사용자가 꺼내어 냉동실에 보관하거나 다시 설치하기가 용이하고, 무엇보다도 냉매통(40)의 외표면이 증가하며 냉각수와의 접촉면적이 증가하게 된다.

도 3 및 도 4는 본 고안의 냉매통 및 냉각매트용 순환장치의 덮개를 개방한 상태를 상면에서 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 냉매통(40)은 내측에 수직 통공이 형성된 원기둥 형태를 3분할한 외관 모습을 띄고 있으며, 내측에는 물이나 기타 냉매를 수용할 수 있도록 비어 있다.

냉매통(40)은 본체(20) 내측 중앙의 중앙상승관(30)을 향하며 대면하는 내면부(45)와 외측을 향하는 외면부(43)와, 그 양단의 수직 측면부(46)를 포함하며, 그 상면부(48)에는 뚜껑부(41)가 형성된다. 뚜껑부(41)의 뚜껑을 개방하여 내측으로 냉매를 넣을 수 있으며, 뚜껑부(41)는 비교적 평평한 상면부(48)로부터 상방으로 돌출되도록 구비된다. 뚜껑은 상면부(48)로부터 돌출된 나사결합부에 회전결합된다.

도 3의 (b)를 참조하면, 다수의 냉매통(40)이 중앙상승관(30)과 그 상부의 분배기(50)를 구심점으로 그 외부를 3분할하며 균등 배치된다. 중앙의 분배기(50)는 냉매통(40)의 상면부(48) 보다 상방에 위치되며, 분배기(50)의 측방 또는 측하방에 형성된 분배공(54)은 각각의 냉매통(40) 상면부(48)를 향해 형성된다. 본 실시예에서는 냉매통(40)이 약 120도 범위로 3개가 배치되며, 분배공(54)도 측방을 향해 3개가 형성된다. 분배공(54)은 각각의 냉매통(40) 상으로 냉각수가 나뉘어져 낙하되도록 하는 역할을 하는데, 분배공(54)과 각 상면부(48)가 대응되도록 중앙상승관(30)의 측방에는 분리리브(34; 도 5)가 형성되어, 냉매통(40)의 안착 위치를 정해주게 되고, 분배공(54)은 분리리브(34)들의 사이를 향한 공간으로 형성 또는 배치되도록 하여야 한다. 분리리브(34)가 없다면 냉매통(40)의 상면부(48)와 분배공(54)이 상호 대응되지 않을 수도 있게 되며, 분배공(54)으로부터 배출된 냉각수가 상면부(48)를 거치지 않고 바로 냉매통(40)들의 사이사이로 낙하해 버릴 수도 있다. 아울러 상면부(48) 상의 뚜껑부(41)는 상면부(48)로부터 돌출되므로, 분배공(54)으로부터 하강한 냉각수는 상면부(48) 상에서 측방 이동 중 뚜껑부(54)에 의해 경로가 변경되어 고르게 퍼질 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 분배기(50)로부터 상면부(48) 상으로 하강한 냉각수는 뚜껑부(41)로 인해 화살표와 같이 이동 경로가 나뉘거나 변경된다. 이러한 냉각수는 냉매통(40)의 외면부(43) 뿐만 아니라, 양 측면부(46), 내면부(45)를 향해 퍼질 수 있게 된다. 만약 냉매통(40)이 1개의 일체 단일 원기둥형이라면, 외면부로만 냉각수가 흐를수 밖에 없으나, 냉매통(40)이 수직 통공 형태가 되도록 내면부(45)를 구비하면, 내면부(45)를 통해 상승 및 하강시의 열교환이 가능하게 되며, 또한 냉매통(40)을 분할하여 다수개 형성하게 되면, 다시 양 측면부(46)도 열교환 표면으로 활용이 가능하게 된다.

도 5는 본 고안의 중앙상승관 및 분배기를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, (a)는 본체(20)의 중앙에 수직 배치되는 중앙상승관(30)이며, (b)는 그 상단에 결합 또는 형성되는 분배기(50)이다. 분배기(50)는 개별 구성으로 중앙상승관(30)의 상부에 결합되는 실시예로 도면에 나타나 있으나, 경우에 따라서는 중앙상승관(30)의 상단에 일체로 형성될 수도 있을 것이다.

중앙상승관(30)은 내측에 수직공(32)이 관통 형성되며, 상방 장형으로 배치된다. 측방으로는 분리리브(34)가 3개 형성되어 있는데, 이는 3개의 냉매통(40)의 배치 위치를 지정하기 위한 구성이다. 냉매통(40)은 측면부(46)가 분리리브(34)를 향하고, 내면부(45)가 수직공(32)을 향해 대응되도록 배치되며, 도면상 120도 간격으로 3개의 냉매통(40)이 구비되나, 180도 간격으로 2개가 배치되거나, 90도 간격으로 4개가 배치될 수도 있을 것이다. 분리리브(34)에 의해 이격된 틈이 형성되는 측면부(46) 간의 사이 공간을 통해 냉각수와의 접촉 면적은 증가하게 된다.

분배기(50)는 수평 측방으로 연장된 원판 형태이며, 그 측방에는 분배공(54)이 형성된다. 하방공(52)으로부터 상방 유입된 냉각수는 측방으로 이동되어 분배공(54)으로 배출되어 냉매통(40)의 상면부(48)로 하강한다. 분배공(54)은 도면과 같이 분배기(50)의 측방에 형성될 수도 있으며, 또는 냉매통(40)의 상면부(48)를 직접 바라보도록 하방을 향해 형성될 수도 있다.

도 6 및 도 7은 본 고안의 냉각매트용 순환장치 단면을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본체(20)의 하측 순환부에는 완충부재(60), 회수관(64), 유입관(66) 등이 위치되고, 유입관(66)은 상방의 중앙상승관(30) 내측 수직공(32)과 연결된다.

냉각매트의 내부를 순환하고 복귀된 냉각수는 상대적으로 따듯해진 상태로 유입관(66)으로 인입되며, 이는 상측의 수직공(32)을 따라 상측으로 이동된다. 이 때 중앙상승관(30)의 외측에 배치된 냉매통(40)의 내면부(45)와 대면하면서 1차 냉각되는 작용효과가 있다. 중앙상승관(30)의 상단으로 이동된 냉각수는 분배기(50)를 통해 각 냉매통(40)의 상면부(48)로 낙하하게 된다.

낙하된 냉각수는 각 냉매통(40)의 뚜껑부(41)에 의해 분산되며 상면부(48)를 거쳐, 외면부(43), 내면부(45), 측면부(46)를 따라 흐르며 2차 냉각된다. 이 때 냉매통(40)의 외면에는 수평 방향으로 평행 형성되는 홈부(42)와 돌출부(44)가 다수 형성되도록 하여, 벽을 따라 흐르는 냉각수가 되도록 넓은 표면에서 오래 머무를 수 있도록 한다.

도 7을 참조하면, 하측 순환부의 모터(62)는 그 상하를 감싸는 완충부재(60)에 의해 진동 및 소음이 저감된다. 냉매통(40)과 접촉하며 하강한 냉각수는 회수관(64)을 통해 하방 유동되고, 모터(62)를 통해 유압 및 유속이 발생되며 배출관(68)을 통해 냉각매트 쪽으로 배출된다. 냉각부 내에 고인 냉각수는 표면적이 증대된 다수의 냉매통(40)의 외면부(43)는 물론, 내면부(45)와 측면부(46)의 사이사이에서 상호 열교환을 할 수 있게 된다.

또한 중앙상승관(30)은 본체(20) 내 냉각부의 중앙에 배치됨으로 인해 냉매통(40)으로 감싸지게 됨으로써, 회수된 냉각수가 수직공(32)을 통해 상승하는 과정에서 1차 냉각이 가능하게 되는 작용효과가 있다.

10: 덮개 12: 덮개외면
14: 단열재 16: 덮개내면
20: 본체 22: 단열재
30: 중앙상승관 32: 수직공
34: 분리리브 40: 냉매통
41: 뚜껑부 42: 홈부
43: 외면부 44: 돌출부
45: 내면부 46: 측면부
48: 상면부 50: 분배기
52: 하방공 54: 분배공
60: 완충부재 62: 모터
64: 회수관 66: 유입관
68: 배출관

Claims

열교환에 의해 유체를 냉각시키기 위한 구성이 구비되는 냉각부와, 그 하측에 위치되어 유체를 순환시키기 위한 구성이 구비되는 순환부를 포함하는 본체; 상기 본체의 상기 냉각부 상단 개방부를 덮기 위한 덮개; 상기 냉각부의 내부에 위치되며, 내측에 냉매를 수용하는 냉매통; 상기 냉매통과 접촉된 유체를 회수하기 위한 회수관; 상기 회수관으로부터 유입된 유체를 순환시키기 위해 상기 순환부 내에 배치되는 모터; 냉각된 유체를 냉각매트로 배출시키는 배출관; 및 상기 냉각매트 내부 순환 이후 복귀되는 유체가 유입되는 유입관;을 포함하여 구성되고, 상기 유입관으로부터 유입된 유체는 상기 냉각부 내의 냉매통에 접촉되도록 흐르고,
상기 냉각부 내의 중심에는 상방을 향해 연장되는 중앙상승관이 배치되고, 상기 중앙상승관 내의 수직공은 상기 유입관과 연결되어, 상기 유입관으로 유입된 유체는 상기 수직공을 따라 상기 중앙상승관의 상단을 향해 수직 상방으로 유동되고,
상기 냉각부 내에는 다수의 냉매통이 구비되고, 상기 냉매통은 중앙의 상기 중앙상승관을 중심으로 밀착 배치되어, 상기 중앙상승관의 수직공 내를 유동하는 유체와, 상기 냉매통 내의 냉매 사이에 열교환이 가능하고,
상기 중앙상승관의 측방에는 일정 간격으로 돌출되어 공간을 구분하기 위한 분리리브가 형성되고, 상기 다수의 냉매통은 상기 분리리브에 의해 상기 중앙상승관을 중심으로 일정 틈새를 형성하며 밀착 배치되고,
상기 중앙상승관의 상단부에는 분배기가 구비되고, 상기 분배기는: 상기 중앙상승관의 수직공과 연통되는 하방공; 및 중앙 외측에 형성되어 상기 하방공으로부터 유입된 유체를 중앙 외측으로 배출시키는 분배공;을 포함하여 구성되고,
상기 분배기는: 상기 분배공이 상기 중앙상승관의 주변에 배치된 다수의 냉매통 각각에 대응되도록 다수 형성되고, 상기 분배공은 상기 냉매통의 상면을 향하거나, 상면 상측에 형성되어, 상기 분배기를 통과한 유체는 다수의 방향으로 배출되는 동시에, 다수의 냉매통 상면으로 낙하되도록 하고,
상기 냉매통의 상면에는 뚜껑부가 돌출 형성되고, 상기 뚜껑부는 상기 분배공의 하방 위치보다 외측에 위치되도록 하여, 상기 분배공으로부터 낙하한 유체가 외측으로 흐르며 상기 뚜껑부에 의해 경로가 꺾일 수 있도록 하고,
상기 냉매통은: 상기 중앙상승관으로부터 먼 쪽인 상기 본체의 내벽을 향하는 외면부; 상기 중앙상승관을 대면하여 근접되는 내면부; 및 상기 외면부와 상기 내면부의 양 사이를 연결하는 측면부;를 포함하여 구성되고, 상기 뚜껑부에 의해 경로가 꺾인 유체는 상기 외면부, 상기 내면부 또는 상기 측면부를 접촉하며 하방 유동되는 것을 특징으로 하는 냉각매트용 순환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 모터는 순환부 내에 탄성력 있는 재질의 완충부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 냉각매트용 순환장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 외면부, 상기 내면부 또는 상기 측면부에는 수평 방향의 홈부 및 수평방향의 돌출부가 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각매트용 순환장치.