KR20090115986A - Mattress capable for receiving heat expansion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전모듈을 이용한 매트리스 장치에 관한 것으로, 특히 순환관에 채워진 열매체의 가열 및 냉각에 따른 부피변화를 수용할 수 있는 열팽창수용 가능 매트리스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mattress device using a thermoelectric module, and more particularly, to a mattress device for thermal expansion water capable of accommodating a volume change caused by heating and cooling of a heating medium filled in a circulation pipe.
일반적으로 매트리스는 온돌방이나 마루 위에서 잘 때 담요, 이불 또는 침대에 사용하는 침구류이며, 딱딱한 바닥에 대한 쿠션재 역할을 함과 동시에 바닥면의 온도에 영향이 없도록 하는 단열재의 역할도 한다.In general, mattresses are beddings used for blankets, duvets or beds when sleeping on the floor or on the floor. In addition, the mattress serves as a cushioning material for hard floors and also serves as an insulator that does not affect the temperature of the floor surface.
바닥면의 온도를 단열하는 것만으로는 쾌적한 수면환경 조성에 모자라기 때문에 매트리스에 냉각 또는 가열 기능을 부가하려는 많은 노력이 있어왔다.Insulating the temperature of the floor alone is not enough to create a comfortable sleeping environment, and many efforts have been made to add cooling or heating functions to the mattress.
이러한 노력의 하나로서, 실용신안등록 제20-0378388호에서는 매트리스의 내부에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고 순환관과 열전모듈 사이에 순환펌프가 연결된 것에 더하여 온도감지센서와 정역전환회로를 구비한 매트리스가 설명되어 있다. 이러한 매트리스는 설정온도와 매트리스의 온도를 비교하여 설정온도보다 매트리스의 온도가 높은 경우에는 열전모듈에 냉각방향으로 전기를 흘려보내고, 설정온도보다 매트리스의 온도가 낮은 경우에는 열전모듈에 가열방향으로 전기를 흘려보냄으로써 언제가 쾌적한 수면환경을 유지하는 것이다.As one of these efforts, Utility Model Registration No. 20-0378388 has a temperature sensing sensor and a forward / backward switching circuit in addition to a circulation pipe filled with a heat medium inside the mattress and a circulation pump connected between the circulation pipe and the thermoelectric module. The mattress is explained. When the mattress temperature is higher than the set temperature, the mattress sends electricity to the thermoelectric module in the cooling direction when the temperature of the mattress is higher than the set temperature, and when the temperature of the mattress is lower than the set temperature, the mattress is heated in the heating direction. By letting go, you will maintain a pleasant sleeping environment.
서로 다른 물질을 접속하여 전류를 흘리면 전류의 방향에 따라서 한쪽에서는 온도가 내려가고, 다른 쪽에서는 온도가 올라가는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전모듈은 전류의 방향에 따라 열매체를 가열/냉각할 수 있다. 이러한 열전모듈은 최근에는 비스무트(Bi), 텔루르(Te) 등 반도체를 이용한 것을 사용하며, 열매체를 가열/냉각하는 작용면과 반대쪽의 반작용면을 포함한다.When a current is connected by connecting different materials, the thermoelectric module using the Peltier effect, in which the temperature drops on one side and the temperature increases on the other side, can heat / cool the heating medium according to the direction of the current. have. Such thermoelectric modules have recently used semiconductors such as bismuth (Bi) and tellurium (Te), and include a reaction surface opposite to the action surface for heating / cooling the heat medium.
하지만 종래의 열전모듈을 이용한 매트리스의 경우에는 가열과 냉각에 동일한 열매체를 사용하기 때문에, 팽창과 수축에 따른 열매체의 부피차이가 심하다는 문제가 있었다. 특히, 열매체가 채워지는 순환관은 지름이 작기 때문에 열매체의 부피차이는 무시할 수 없는 정도이다. 이러한 팽창을 수용하지 못하면, 순환관이 파손될 우려가 있다. However, since a mattress using a conventional thermoelectric module uses the same heat medium for heating and cooling, there is a problem that the volume difference of the heat medium due to expansion and contraction is severe. In particular, since the circulation tube filled with the heat medium has a small diameter, the volume difference of the heat medium is negligible. Failure to accommodate such expansion may damage the circulation tube.
이를 해결하기 위해서는 일반적인 난방설비 등에서 사용되는 것과 같이 밸브를 설치할 수 있을 것이나, 열매체의 순환과 열전달을 위하여 순환관 내부는 진공상태를 유지하는 것이 바람직하여 적당하지 못하다. 또한 매트리스에 사용되는 용도상 열매체의 누출이 우려될 뿐만 아니라 수축에 대하여는 적절한 대응을 하지 못한다는 문제가 있다.In order to solve this problem, a valve may be installed as used in a general heating facility. However, it is not suitable to maintain a vacuum in the circulation pipe for circulation and heat transfer of the heat medium. In addition, the use of the mattress is not only concerned about the leakage of the heat medium, but also has a problem that does not respond properly to the shrinkage.
또 다른 방법으로 온도에 따른 부피의 변화가 적은 실리콘 오일과 같은 물질을 열매체로 이용할 수 있겠으나, 물보다 고가이며, 또 이 경우 열매체 순환을 위해 수중모터를 이용한 펌프를 사용할 수 없는 문제가 발생한다.Alternatively, a material such as silicone oil, which has a small volume change with temperature, may be used as a heat medium, but it is more expensive than water, and in this case, a pump using an underwater motor cannot be used for circulation of the heat medium. .
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 열매체의 부피변화에 따른 순환관의 파손을 최소화한 열팽창 수용 가능한 매트리스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the problems described above, and an object of the present invention is to provide a thermally expandable mattress device that minimizes breakage of the circulation pipe due to a change in volume of the heat medium.
상기의 목적은, 열매체가 충진된 순환관이 내부에 배치되고, 기설정 위치에 온도감지센서가 설치된 내온층부를 구비하는 매트리스부; 상기 매트리스부와 상기 순환관을 게재하여 결합되고 상기 열매체를 가열 또는 냉각시키는 작동부를 포함하며, 상기 순환관의 일부는 상기 열매체의 가열 및 냉각에 의한 상기 순환관의 부피변화를 수용하는 완충수단을 포함하는 열팽창 수용가능한 매트리스 장치에 의해 달성된다.The above object is, the mattress portion having a heat-resistant filled circulation tube is disposed inside, and having a heat-resistant layer portion is provided with a temperature sensor at a predetermined position; The mating unit and the circulation tube coupled to the operating portion for heating or cooling the heating medium, a portion of the circulation pipe is a buffer means for accommodating the volume change of the circulation pipe by the heating and cooling of the heating medium A thermal expansion acceptable mattress device is included.
바람직하게, 상기 작동부는, 상기 열매체가 채워진 가열싱크; 상기 가열싱크의 열매체와 열 접촉하는 작용면과 이 작용면에 접촉하는 반작용면을 구비하여 상기 열매체를 가열 또는 냉각하는 열전모듈; 상기 열전모듈의 가열 또는 냉각 작동을 전환하기 위한 정역전환회로; 상기 열매체의 순환을 위한 펌프; 및 상기 온도감지센서에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로를 제어하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.Preferably, the operation unit, the heat sink filled with the heat medium; A thermoelectric module having a working surface in thermal contact with the heat medium of the heating sink and a reaction surface in contact with the working surface to heat or cool the heat medium; Forward and reverse switching circuit for switching the heating or cooling operation of the thermoelectric module; A pump for circulation of the heat medium; And it may include a microprocessor for controlling the forward and reverse switching circuit in accordance with the temperature value detected by the temperature sensor.
일 예로, 상기 완충수단은 상기 냉온층부의 외부에 연장된 상기 순환관의 일부를 대체하여 설치될 수 있다.For example, the buffer means may be installed to replace a portion of the circulation pipe extending outside the cold and hot portion.
다른 예로, 상기 냉온층부 내부에 설치된 순환관으로부터 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에 설치할 수 있다.As another example, a protrusion may be formed from a circulation tube installed inside the cold / hot layer part and installed in the protrusion.
바람직하게, 상기 완충수단은 벨로우즈일 수 있다.Preferably, the buffer means may be a bellows.
또한, 바람직하게, 상기 완충수단에는 팽창 후 복원을 위한 스프링이 설치될 수 있다.In addition, preferably, the buffer means may be provided with a spring for recovery after expansion.
이상에서 설명한 본 발명의 열팽창 수용가능한 매트리스 장치에 의하면, 순환관에 열팽창 완충수단을 설치함으로써, 간단한 구성으로 열매체의 부피변화에 따른 문제점을 예방하는 효과가 있다.According to the thermal expansion accommodating mattress device of the present invention described above, by installing the thermal expansion buffer means in the circulation pipe, there is an effect of preventing problems caused by the volume change of the heat medium with a simple configuration.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 열팽창 수용가능한 매트리스 장치를 나타내는 분해사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a thermal expansion acceptable mattress device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 매트리스 장치는 매트리스부(100)와 작동부(200)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a mattress device according to an embodiment includes a
매트리스부(100)는 상면과 하면을 덮는 커버(110)와 내부에 일정 두께를 가지는 냉온층부(120)로 이루어지며, 냉온층부(120)에는 열매체가 채워진 순환관(130)과 온도감지센서(140)가 설치된다. The
순환관(130)은 냉온층부(120)의 내부 전체를 골고루 지나도록 적절히 배치되는 얇은 관으로, 양쪽 끝은 냉온층부(120)의 외부로 연장되며, 외부에 연장된 순환관(130)의 일부에는 벨로우즈(주름관)(131)가 대체하여 설치된다. 순환관(130)의 내부에 채워지는 열매체는 주로 물이 사용되며, 진공상태에서 채워진다. 온도감지센서(140)는 매트리스의 기설정 위치에 설치되어 냉온층부(120)의 온도를 감지한다.The
도 2는 본 발명에 적용되는 작동부를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 제어부를 나타내는 구성도이다.2 is a cross-sectional view showing an operation unit applied to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a control unit applied to the present invention.
도 2를 참조하면, 작동부(200)는 매트리스부(100)의 외부에 위치하며, 제어부(210), 가열/냉각싱크(220), 및 열전모듈(230)을 포함한다.2, the
제어부(210)는 온도 설정 스위치, 전원 스위치 등이 구비된 키패드(211)와 온도감지센서(140)에서 아날로그로 검출된 온도 값을 디지털로 변환하는 A/D변환기(212)와 열전모듈(230)에 들어가는 전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(213) 및 키패드(211)에서 설정된 온도 값을 저장하고 온도감지센서(140)에서 검출된 온도 값에 따라 정역전환회로(213)를 제어하는 마이크로프로세서(214)를 포함한다.The
가열/냉각싱크(220)는 순환관(130)의 양쪽 끝과 연결되고 내부에 열매체가 채워져 있으며, 펌프(221)를 구비한다. 펌프(221)는 수중모터에 의해 작동되며, 순환관(130) 내부의 열매체를 순환시킨다. 열전모듈(230)은 제어부(210)로부터 전기를 공급받으며, 열매체를 가열/냉각하는 작용면(231)과 작용면(231)의 반대쪽에 결합하는 반작용면(232)을 포함한다. 작용면(231)의 표면에 부착된 내부 방열핀(236)은 가열싱크(220) 내부로 삽입되어 열매체의 온도를 변화시킨다. 반작용면(232)은 작용면(231)과는 반대의 발열/흡열반응을 하고, 반작용면(232)에서 발생하는 열이나 냉기를 방출하는 외부 방열핀(233)과 방열팬(234)이 부착된다. 또한, 반작용 면(232)과 외부 방열핀(233)의 사이에는 가열수단(235)이 설치되어 반작용면(232)을 가열한다. 가열수단(235)의 종류는 특히 한정되지 않으며, 예를 들어 PTC 히터, 세라믹 히터, 필름 히터 등을 사용할 수 있다. 이러한 가열수단(235)은 반작용면(232)의 온도가 내려가는 경우, 즉 열매체를 가열하는 경우에만 작동한다.The heating / cooling sink 220 is connected to both ends of the
상기와 같은 구성의 본 실시예의 열전모듈을 구비하는 매트리스 장치는 다음과 같이 작용한다.The mattress device having a thermoelectric module according to the present embodiment having the above configuration works as follows.
마이크로프로세서(214)는 사용자가 키패드(211)를 통하여 입력한 설정 온도와 온도감지센서(140)를 통하여 측정된 매트리스의 온도를 비교하여, 그 결과에 따라 정역전환회로(213)를 제어하여 열전모듈(230)이 열매체를 가열 또는 냉각하도록 한다. 그 결과 냉온층부(130)의 온도는 설정온도와 가까워진다.The microprocessor 214 compares the set temperature input by the user through the keypad 211 and the temperature of the mattress measured by the
열전모듈(230)이 열매체를 냉각하는 경우에는 작용면(231)은 온도가 내려가고 반작용면(232)은 온도가 올라간다. 이때, 작용면(231)은 열매체로부터 열을 흡수하여 온도의 변화가 적지만 반작용면(232)은 계속 온도가 올라가는데, 작용면(231)과 반작용면(232)의 온도차이가 커지면 열전모듈(230)의 효율이 낮아지기 때문에 바람직하지 못하므로, 반작용면(232)에 부착된 외부 방열핀(233)과 방열팬(234)을 통하여 열을 방출한다.When the
반대로 열전모듈(230)이 열매체를 가열하는 경우에는 작용면(231)은 온도가 올라가고 반작용면(232)은 온도가 내려간다. 이때, 작용면(231)은 열매체로 열을 방출하여 온도의 변화가 적지만 반작용면(232)은 계속 온도가 내려간다. 열전모듈(230)의 효율을 높이기 위하여, 반작용면(232)에 부착된 가열수단(235)이 작동하여 반작용 면(232)의 온도를 높여 작용면(231)과의 온도 차이를 줄인다. 이에 따라 작용면(231)과 반작용면(232)의 온도차가 크기 않아, 열전모듈(230)의 효율이 높아진다.On the contrary, when the
한편, 열전모듈(230)이 열매체를 가열하는 경우 열매체는 부피가 팽창하고, 열매체를 냉각하는 경우 열매체는 부피가 수축한다. 열매체가 팽창하는 경우에는 벨로우즈(131)의 주름이 펼쳐지고, 열매체가 수축하는 경우에는 벨로우즈(131)의 주름이 접혀서 열매체의 부피변화에 따른 순환관(130)에 가해지는 충격을 제거함으로써 파손을 최소화할 수 있다.On the other hand, when the
또한, 냉온층부(130) 내부의 순환관(130)은 곡선부분이 많기 때문에 열매체의 가열과 냉각에 따른 길이 변화가 전체에 영향을 미친다. 따라서 벨로우즈(131) 부분을 순환관(130)의 냉온층부(130)의 외부로 연장된 부분에 설치할 경우, 냉온층부(130) 내부의 순환관(130)의 길이 변화에 영향을 미치지 않는다. In addition, since the
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열팽창 수용 가능한 매트리스 장치의 분해사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view of a mattress device that can accommodate thermal expansion according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 냉온층부(130) 내부에 위치하는 순환관(130)의 일부분에 돌출부를 형성하고, 돌출부에 벨로우즈(131)를 설치한다. 이 실시예의 경우도 열매체의 가열과 냉각에 따른 부피변화가 순환관(130)의 다른 부분에는 영향을 미치지 않고 벨로우즈(131)의 길이만 변하게 한다.Referring to FIG. 4, a protrusion is formed on a portion of the
한편, 벨로우즈(131) 부분에 스프링을 설치함으로써, 팽창 또는 수축된 벨로우즈(131)가 자동으로 복원되도록 할 수 있다. On the other hand, by installing a spring in the
이상 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허등록청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains may variously change the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the specific embodiments, but should be construed as defined by the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 열팽창 수용가능한 매트리스 장치를 나타내는 분해사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a thermal expansion acceptable mattress device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 적용되는 작동부를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an operating part applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용되는 제어부를 나타내는 구성도이다.3 is a block diagram showing a control unit applied to the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열팽창 수용가능한 매트리스 장치를 나타내는 분해사시도이다. Figure 4 is an exploded perspective view showing a thermal expansion acceptable mattress device according to another embodiment of the present invention.
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- 2008-05-06 KR KR1020080041628A patent/KR20090115986A/en not_active Application Discontinuation
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