KR20110107492A - 온수매트용 보일러 - Google Patents

Abstract

온수매트용 보일러가 개시된다. 본 발명의 온수매트용 보일러는, 매트리스의 내부에 구비된 배관라인과 연결되어 배관라인으로 물을 공급하는 온수매트용 보일러에 있어서, 외관을 형성하는 장치본체; 장치본체의 내부에 설치되며, 배관라인과 연결되어 배관라인을 순환하는 물을 공급하는 물 공급부; 및 물 공급부의 저면에 부착되어 물 공급부 내의 물을 가열하는 발열저항유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래보다 빠른 열의 응답속도로 전력 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 탁월한 온도 균일로 열효율 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 설치를 용이하게 하며 장시간 사용한 상태에서도 내부의 이물질에 의해 히터가 과열되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

온수매트용 보일러{BOILER FOR HOT WATER MAT}

본 발명은, 온수매트용 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래보다 빠른 열의 응답속도로 전력 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 탁월한 온도 균일로 열효율 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 설치를 용이하게 하며 장시간 사용한 상태에서도 내부의 이물질에 의해 히터가 과열되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 온수매트용 보일러에 관한 것이다.

전열매트, 온수매트 등을 통칭하는 온열매트는 난방용 발열(發熱) 매트의 일종이다. 순수하게 난방 목적의 온열매트 외에도, 여러 주지된 온열매트들은 찜질, 사우나 등과 같은 목적을 달성하기 위하여 기능성이 부가되고 있다.

종래의 온열매트는 통상 열원으로써 전기 에너지를 이용하는데, 이러한 전열매트는 온열매트 내부의 저항라인을 배치하고 전류를 통전시켜 저항라인의 발열을 이용한 것이다.

이러한 종래의 전열매트는 열원으로써 전기를 이용하는데, 이와 같은 전열매트는 사용 중 전자기선을 방출하여 사용자의 건강에 매우 유해하다. 또한, 전열매트와 신체가 접촉할 경우 감전의 위험이 발생할 수 있다. 이러한 문제점으로 인하여 전열매트를 대신하는 온수매트가 각광받고 있다. 이러한 온수매트는 소정의 열원에 의해 온수를 생산하는 보일러 본체와, 보일러 본체에서 형성된 온수를 받아 온수 열로 매트를 순환하여 난방하는 배관라인의 구성을 갖는다. 배관라인을 통해 온수는 연속적으로 순환될 수 있도록 되어있다.

이와 같은 온수매트는 보일러 본체를 통과하면서 고온의 열원에 의해 노출되고 순간적으로 수온이 상승되어야 한다. 종래 열원으로 이용되는 히터는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터 또는 세라믹(Ceramic) 히터 등이 이용되어 왔다.

그런데, 이러한 종래기술의 경우에는 종래 열원은 순간적으로 온수의 온도를 고온으로 상승시키기 위하여 필요 이상의 고용량의 열원이 요구됨에도 불구하고 열원 자체의 열 응답속도가 상대적으로 낮고 이로 인해 전력소모도 높은 문제가 있어 효율이 현저히 떨어지는 문제가 있다. 또한, PTC 히터 또는 세라믹 히터 등의 종래 열원은 히터가 깨지는 등의 고장이 잦고 열원 자체의 내구성이 떨어지는 문제가 있다.

덧붙여, 이러한 PTC 히터 또는 세라믹 히터는 온수매트의 일측에 구비된 보일러 내측의 협소한 공간에 설치되는데, 종래에는 협소한 공간으로 인해 전술한 히터의 설치가 용이하지 않았으며 장시간 사용함에 따라 보일러 내측에 생성된 먼지 등의 이물질에 의해 히터가 과열되어 파손되거나 화재가 발생하게 되는 커다란 문제점이 발생하였다.

본 발명의 목적은, 종래보다 빠른 열의 응답속도로 전력 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 탁월한 온도 균일로 열효율 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 설치를 용이하게 하며 장시간 사용한 상태에서도 내부의 이물질에 의해 히터가 과열되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 온수매트용 보일러를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 매트리스의 내부에 구비된 배관라인과 연결되어 상기 배관라인으로 물을 공급하는 온수매트용 보일러에 있어서, 외관을 형성하는 장치본체; 상기 장치본체의 내부에 설치되며, 상기 배관라인과 연결되어 상기 배관라인을 순환하는 물을 공급하는 물 공급부; 및 상기 물 공급부의 저면에 부착되어 상기 물 공급부 내의 상기 물을 가열하는 발열저항유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 물 공급부는, 물 공급탱크; 및 상기 물 공급탱크 내에 배치되어 상기 배관라인을 통해 상기 물이 순환할 때 상기 배관라인 내의 공기 기포를 배출시키는 적어도 하나의 기포배출로를 포함할 수 있다.

상기 물 공급탱크는, 상부에 외부로부터 상기 물을 투입하기 위한 상부홀이 형성되는 상부 탱크; 및 상기 상부 탱크의 하부에 결합되며, 일측에 상기 배관라인과 연결되는 입수홀이 마련되고 타측에 상기 발열저항유닛에 의해 가열된 상기 물이 배출되는 출수홀이 마련되는 하부 탱크를 포함하며, 상기 발열저항유닛은 상기 하부 탱크의 저면에 부착될 수 있다.

상기 발열저항유닛은, 상기 하부 탱크 및 상기 하부 탱크 내부의 물을 가열하기 위한 열원을 제공하는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 발열저항체를 포함할 수 있다.

상기 하부 탱크의 저면은 상기 장치본체의 바닥면에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 발열저항유닛은 평면 타입의 발열저항유닛일 수 있다.

상기 탄소나노튜브 발열저항체는, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 코팅층; 전원 인가 시 상기 탄소나노튜브 코팅층의 발열을 유도하는 전극라인; 및 상기 전극라인과 전기적으로 연결되는 리드 와이어를 포함할 수 있다.

상기 물 공급탱크에는 상기 상부홀로부터 투입된 상기 물이 상기 하부 탱크 내부로 공급되도록 물 공급로가 마련될 수 있다.

상기 기포배출로의 일측은 상기 상부 탱크의 내부와 연통되며 타측은 상기 하부 탱크의 내부와 연통될 수 있다.

상기 물 공급부는, 상기 탄소나노튜브 발열저항체의 발열 온도 상승을 제한하는 바이메탈; 상기 상부 탱크 또는 하부 탱크에 설치되어 상기 탄소나노튜브 발열저항체에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 상부 탱크에 설치되어 상기 물 공급탱크에 수용되는 물의 높이를 감지하는 수위센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래보다 빠른 열의 응답속도로 전력 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 탁월한 온도 균일로 열효율 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 설치를 용이하게 하며 장시간 사용한 상태에서도 내부의 이물질에 의해 히터가 과열되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수매트용 보일러가 장착된 온수매트를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 보일러를 나타내는 정단면도이다.
도 3은 도 2의 측단면도이다.
도 4는 도 2의 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온수매트용 보일러의 발열저항유닛을 나타내는 평면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수매트용 보일러가 장착된 온수매트를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 보일러를 나타내는 정단면도이며, 도 3은 도 2의 측단면도이고, 도 4는 도 2의 평단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온수매트용 보일러의 발열저항유닛을 나타내는 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온수매트용 보일러가 적용된 온수매트는, 매트리스(100)와, 매트리스(100)의 내부에 일정 간격을 두고 배치되는 배관라인(200)과, 배관라인(200)과 연결되어 배관라인(200)으로 온수를 공급하는 온수매트용 보일러(300, 이하 '보일러'라 한다)를 포함한다. 여기서, 매트리스(100) 내부의 배관라인(200)은 연결부재(210)를 통해 배관라인(200)으로 온수를 공급하는 보일러(300)와 연결된다.

매트리스(100)는, 배관라인(200)을 감싸는 내열성 소재(미도시) 및 방수 소재(미도시)와, 실제 사용자의 피부와 접촉하는 외피(110)로 구성된다. 본 실시예에서의 배관라인(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 순환 경로를 형성하지만 이에 한정되지 않으며 1개의 경로를 형성하도록 매트리스(100)에 마련될 수도 있다.

이하, 보일러(300)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 보일러(300)는, 외관을 형성하며 내부에 부품수용공간이 형성되는 장치본체(310)와, 장치본체(310)의 내부에 설치되며 배관라인(200)과 연결되어 배관라인(200)을 순환하는 물을 공급하는 물 공급부(320)와, 물 공급부(320)의 저면에 부착되어 물 공급부(320) 내에 수용된 물을 가열하는 발열저항유닛(340)과, 물 공급탱크(323)의 일측에 배치되어 물을 순환시키는 순환 유닛(350)과, 장치본체(310)의 외부에 마련되며, 물의 가열 온도 또는 가열 시간을 입력하는 입력부(360)와, 설정한 가열 온도과 가열 시간에 기초하여 미리 설정된 루틴에 따라 발열량을 제어하는 제어부(370)를 포함한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 장치본체(310)는, 상부 본체(311) 및 상부 본체(311)와 결합되어 내부 수용공간을 형성하는 하부 본체(312)를 포함하며, 상부 본체(311)의 일측에는 입력부(360)가 마련된다.

입력부(360)는, 물의 온도를 설정하는 수온 설정 스위치(361)와, 운전시간을 설정하는 타이머(362)를 구비한다. 입력부(360)에 대한 자세한 설명은 제어부(370)에 대한 설명에서 상세히 하기로 한다.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 입수관(321)은 배관라인(200)을 경유하는 과정에서 온도가 내려간 온수가 물 공급부(320)로 진입하는 경로를 형성하고, 출수관(322)은 후술하는 발열저항유닛(340)에 의해 상대적으로 온도가 올라간 온수가 배관라인(200)으로 흘러 나가는 경로를 형성한다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 물 공급부(320)는, 물 공급탱크(323)와, 물 공급탱크(323) 내에 배치되어 배관라인(200)을 통해 물이 순환할 때 배관라인(200) 내의 공기 기포를 배출시키는 적어도 하나의 기포배출로(331)를 포함한다.

구체적으로, 복수 개의 기포배출로(331)는 입수관(321)을 통해 물이 흐를 때 배관라인(200)을 순환하는 과정에서 발생된 공기 기포를 배출시키는 역할을 하게 되며 아래에서 좀 더 자세히 설명하기로 한다.

한편, 물 공급부(320)는, 후술하는 탄소나노튜브 발열저항체(340)의 가열 온도 상승을 제한하는 바이메탈(333)과, 물 공급탱크(323)에 설치되어 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 온도센서(335)와, 물 공급탱크(323)에 설치되어 물 공급탱크(323) 내에 수용되는 물의 높이를 감지하는 수위센서(336)를 더 포함한다.

먼저, 물 공급탱크(323)는, 상부 탱크(324)와, 상부 탱크(324)의 하부에 결합되어 상부 탱크(324)와의 사이에 물이 수용가능하도록 내부 공간을 형성함과 더불어 상부 탱크(324)를 지지하는 하부 탱크(327)를 포함한다.

상부 탱크(324)의 상부에는 증발 등으로 물이 부족한 경우 사용자가 물 보충을 원활하게 할 수 있도록 상부홀(325)이 마련된다. 한편, 하부 탱크(327)의 일측에는 입수관(321)과 연결되는 입수홀(328)이 마련되고, 타측에는 발열저항유닛(340)에 의해 가열된 물이 배출되도록 출수관(322)과 연결되는 출수홀(329)이 마련된다.

한편, 상부 탱크(324)와 하부 탱크(327)는 상호 착탈 가능하도록 결합된다. 이는 상부 탱크(324) 및 하부 탱크(327) 간 나사결합을 통해 상부 탱크(324)와 하부 탱크(327)가 쉽게 분리 가능하고, 분리한 후 각 부품들의 교체, 유지 관리를 손쉽게 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에서, 상부 탱크(324)에는 상부홀(325)로부터 투입된 물이 하부 탱크(327) 내부로 공급되도록 물 공급로(326)가 마련되는데, 물 공급로(326)는 상부 탱크(324)의 저면부를 관통하는 적어도 하나의 홀(hole)로 형성될 수 있다.

한편, 후술하는 발열저항유닛(340)에 의해 가열된 온수가 배관라인(200)을 타고 흐르는 과정에서 온수에는 공기 기포가 형성되게 마련인데, 이는 열효율 측면에서 상당한 문제를 발생시킬 수 있다. 즉 온수의 수온을 저하시킬 뿐만 아니라 후술하는 순환 펌프(350)로 온수를 순환시키는 과정에서도 손실이 유발된다. 따라서 공기 기포를 제거할 필요가 있게 되는데, 본 실시예에서의 공기 기포 제거 방식은 하부 탱크(327)의 내부에서 직접적으로 공기가 배출되도록 한다.

이를 위해, 물 공급탱크(323)의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 위치에서 상부 탱크(324)의 일측에는 기포배출로(331)가 마련되는데, 본 실시예에서는 기포배출로(331)가 2개로 마련된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 이러한 기포배출로(331)의 일측은 물 공급탱크(323) 내에서 대기압 하의 외부환경에 노출되도록 상부 탱크(324)의 내부와 연통되며, 타측은 하부 탱크(327)의 내부와 연통되게 마련된다.

이러한 물 공급탱크(323)의 측부의 소정 영역에는 물 공급탱크(323)에 수용되는 물의 높이를 감지하는 수위센서(336)가 더 마련된다. 이를 통해, 물 공급탱크(323)에 수용되는 물 용량을 감지하여 물 공급량을 조절할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 순환 유닛(350)은, 물 공급탱크(323)의 일측에 배치되어 배관라인(200) 및 물 공급로(326)를 따라 흐르는 온수를 순환시키게 된다. 순환 유닛(350)은, 구동모터를 포함하는 순환 펌프(350)로 적용될 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 발열저항유닛(340)은, 하부 탱크(327) 및 하부 탱크(327) 내부의 물을 가열하여 입수관(321)으로 유입된 물이 일정 이상 온도 상승이 된 후 출수관(322)으로 배출되어 배관라인(200)을 통해 순환하도록 하는 것으로서, 열원을 제공하는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 발열저항체(340)일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 발열저항유닛(340)은 하부 탱크(327)의 저면에 부착되어 일차적으로 하부 탱크(327)에 고열을 전도시키게 되며 이러한 고열은 이차적으로 하부 탱크(327) 내부의 물을 가열하여 일정 이상 온도를 상승시키게 된다.

덧붙여, 발열저항유닛(340)이 하부 탱크(327)의 저면에 부착됨으로써, 상대적으로 협소한 장치본체(310)의 내부, 구체적으로 물 공급탱크(323)의 측방향 상에 발열저항유닛(340)을 설치하기 위한 별도의 공간을 마련할 필요가 없게 되며, 따라서 장치본체(310) 내부의 공간 활용성을 증대시킬 수 있으며 장치본체(310) 내부의 다른 구성부품들과 발열저항유닛(340) 사이의 간격을 증가시켜 전술한 다른 구성부품들이 발열저항유닛(340)에서 발생된 열에 영향을 받아 오작동하는 것을 한층 방지할 수 있게 된다.

한편, 상부 탱크(324) 및 하부 탱크(327)는 플라스틱 재료를 사출 성형하여 제작될 수 있는데, 발열저항유닛(340)에서 발생된 고열에 의해 특히 하부 탱크(327)가 녹거나 연소하는 것을 방지하기 위해 상부 탱크(324) 및/또는 하부 탱크(327)는 내열성이 우수한 나일론 6계열 또는 PBT 계열의 레진을 이용하여 성형할 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 하부 탱크(327)는 열전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수도 있다.

덧붙여, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 발열저항유닛(340)이 부착되는 하부 탱크(327)의 저면은 장치본체(310)의 바닥면에 대해 경사지도록 장치본체(310) 내부에 설치된다. 즉 발열저항유닛(340)은 장치본체(310)의 바닥면에 대해 경사진 상태로 배치되는데 이로 인해 장시간 사용함에 따라 보일러(300) 내부에 생성되는 먼지 등의 이물질이 발열저항유닛(340)의 표면에 부착되는 것을 방지하며 장치본체(310)의 바닥면으로 떨어지게 할 수 있다.

따라서 먼지 등의 이물질이 발열저항유닛(340)의 표면에 부착됨으로 인해 발열저항유닛(340)의 발열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되며 나아가서는 먼지 등이 발열저항유닛(340)에 의해 발화하여 화재가 발생하거나 발열저항유닛(340)이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 저면이 경사진 상태의 하부 탱크(327)는 별도의 브래킷(미도시)을 통해 장치본체(310)의 바닥면에 경사진 상태로 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 발열저항유닛(340)은 하부 탱크(327)의 저면에 보다 균일하게 접촉하여 하부 탱크(327)로의 열전달 효율을 상승시키도록 평면 타입으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 대해 부연하면 다음과 같다.

탄소나노튜브는 수 내지 수 백 마이크로미터(㎛)의 직경과 수 내지 수백 마이크로미터(㎛)의 길이를 가진 비등방성의 소재이다. 탄소나노튜브에서 하나의 탄소원자는 3개의 다른 탄소원자와 결합되어 있고 육각형의 벌집무늬를 이루고 있다. 평평한 종이 위에 이러한 벌집무늬를 그린 다음 종이를 둥글게 말면 나노튜브 구조가 된다. 즉 나노튜브 하나는 속이 빈 튜브 혹은 실린더와 같은 모양을 갖고 있다. 이것을 나노튜브라고 부르는 이유는 그 튜브의 직경이 보통 1나노미터(10억분의 1미터) 정도로 작기 때문이다. 종이에 벌집무늬를 그리고 둥글게 말면 나노튜브가 되는데 이때 종이를 어느 각도로 말 것인가에 따라서 탄소나노튜브는 금속과 같은 전기적 도체(Armchair)가 되기도 하고 반도체(ZigZag 구조)가 되기도 한다.

탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 특성, 고효율의 수소저장 매체적 특성 등을 지니고 있어 꿈의 신소재로 각광을 받고 있다. 탄소나노튜브 합성 및 처리기술과 나노 세라믹(Nano Ceramic) 및 유기화합물 합성 처리 기술이 발전함에 따라, 발열 분야에서는 탄소나노튜브 히터(heater), 탄소나노튜브 히트 필름(heat film), 탄소나노튜브 판상 히터(plate heater), 탄소나노튜브 히팅 글라스(Heating Glass)와 방열 분야 등으로 이용될 수 있다.

종래 열원으로 이용되는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터 또는 세라믹(Ceramic) 히터 등은 효율이 떨어지는 한편 히터가 깨지는 등의 신뢰성의 문제가 있다. 이에 반해, 탄소나노튜브를 이용한 발열체의 이용가치는 크다. 탄소나노튜브는 알루미늄보다 낮은 밀도, 구리보다 높은 전기 전도도, 다이아몬드보다 높은 열전도율 등의 전기적 특성이 매우 우수하기 때문에 빠른 응답성능과 높은 효율을 낼 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라 기존의 발열체보다 제품의 크기와 무게를 줄일 수 있어 디자인의 한계를 극복할 수 있다.

이러한 장점을 가지는 탄소나노튜브 발열저항체(340)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 하부 탱크(327)의 저면에 형성되는 탄소나노튜브(탄소나노튜브, Carbon Nano Tube) 코팅층(341)과, 전원 인가 시 탄소나노튜브 코팅층(341)의 발열을 유도하는 전극라인(342)과, 전극라인(342)과 전기적으로 연결되는 리드 와이어(343)를 포함한다.

탄소나노튜브 발열저항체(340)는, 전극라인(342)을 통해 탄소나노튜브 코팅층(341)으로 유도된 전원이 탄소나노튜브 코팅층(341)을 발열시키게 되고 이어서 하부 탱크(327)에 고열을 전달함으로써 하부 탱크(327) 내부에 수용된 물의 온도를 상승시킨다.

전극라인(342)은 탄소나노튜브 코팅층(341)의 전면적에 전기적으로 연결될 수 있도록 형성되며 일 예로 은(Ag)을 이용하여 제작될 수 있다. 이러한 전극라인(342)의 패턴 형상은 도면에 도시된 형상으로 한정되지 않으며 다양한 패턴 형상을 갖도록 형성될 수 있고, 전극라인(342)의 재질 또한 필요에 따라 적절하게 변형될 수 있다. 이러한 전극라인(342)을 통해 탄소나노튜브 코팅층(341)에 전원이 인가됨으로써 탄소나노튜브 코팅층(341)이 발열하게 된다.

리드 와이어(343)는 한 쌍으로 마련되어 전극라인(342)의 단부에 접촉 배치된다. 리드 와이어(343)는 탄소나노튜브 코팅층(341) 또는 전극라인(342)을 전원과 연결시키는 접속단자의 역할을 한다. 리드 와이어(343)는 탄소나노튜브 코팅층(341)에 연결될 수 있는데, 필요에 따라 리드 와이어(343)가 생략되고 전극라인(342)이 돌출되어 전원라인에 직접 연결될 수도 있다.

또한, 전극라인(342) 및 리드 와이어(343)의 상면에 절연코팅층(미도시)이 형성될 수도 있다. 절연코팅층에 의해 전극라인(342), 탄소나노튜브 코팅층(341) 및 리드 와이어(343)가 전기적으로 절연되고, 또한 탄소나노튜브 코팅층(341)이 산소와 접촉할 수 없게 되므로 산화가 방지될 수 있기 때문이다. 이러한 절연코팅층(미도시)의 재질로는 내열성 기재의 내열성과 동등하거나 그 이상의 내열성을 갖는 유기 또는 무기물질이 이용될 수 있는데, 바람직하게는 세라믹 접착제가 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 기재에 탄소나노튜브를 코팅하는 간단한 제조 공정으로 제조할 수 있고 전체 제조시간을 종래 보다 줄일 수 있을 뿐만 아니라 형상과 치수 변경이 용이한 장점이 있다. 이는 슬림형 제품으로 컴팩트한 설계가 가능해져 설치공간이 부족한 곳이나 좁은 면적에 적합할 수 있다.

또한, 무엇보다도 탄소나노튜브 발열저항체(340)는 PTC 히터나 세라믹 히터 등 다른 종류의 발열체보다 발열 효율이 높다. 빠른 열의 응답속도로 전력 절감효과와, 탁월한 온도 균일로 열효율이 높은 장점을 가진다. 이는 고온가열시 응답시간이 단축될 수 있는 등 열효율 측면에서 상당한 이점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 물 공급부(320)는 전술한 바와 같이 온도센서(335)와, 바이메탈(333)을 포함한다.

온도센서(335)는 하부 탱크(327)에 설치되어 하부 탱크(327) 내부에 수용된 물의 온도를 측정하는 것으로서, 온도센서(335)를 통해 감지된 수온은 제어부(370)에 전송되며 제어부(370)는 이러한 온도센서(335)의 측정값을 기준으로 발열저항유닛(340)의 발열 온도를 증가시키거나 감소시키도록 신호를 전달하게 된다.

그리고 바이메탈(333)은, 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 접촉하도록 설치되어 탄소나노튜브 발열저항체(340)의 발열 온도 상승을 제한한다. 이러한 바이메탈(333)은 일종의 온/오프 스위치로 볼 수 있으며, 탄소나노튜브 발열저항체(340)의 발열 온도가 미리 설정된 온도 이상일 경우에는 제어부(370)로 신호를 전달하여 제어부(370)를 통해 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 공급되는 전원을 차단시키도록 한다. 바이메탈(333)은 별도의 브래킷을 통해 하부 탱크(327)의 하부에 고정될 수 있다.

이를 통해, 바이메탈(333)은 소정의 수온 이상이 감지되는 경우 자동적으로 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 가해지는 전원을 차단시켜 더 이상의 수온 상승을 저지함으로써 온수매트 및 온수매트용 보일러를 이용하는 사용자의 안전을 보장할 수 있다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제어부(370)는 PCB 보드(371)를 포함한다. 입력부(360), 온도센서(335) 및 바이메탈(333)은 각각 PCB 보드(371)에 전기적으로 연결되어 있다.

제어부(370)는 크게 설정 수온과 실제 수온 차이를 보정하여 온도를 추종하는 기능을 수행한다. 입력부(360)의 설정 수온(T)을 체크하고 온도센서(335)를 통해 실제 수온과의 차이를 체크하여 이를 보정하게 된다. 만약, 설정 수온보다 실제 수온이 낮다면 탄소나노튜브 발열저항체(340)에 전원을 인가하여 발열저항유닛(340)을 통해 온수의 온도를 상승시키고 설정 수온보다 실제 수온이 높다면 탄소나노튜브 발열저항체(340)의 전원을 오프(Off)시켜 발열저항유닛(340)을 통한 온수의 수온 상승을 차단한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 온수매트용 보일러는 온수매트, 방석, 발 보온 용구 등 일반 가정의 생활 용품에 활용될 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 매트리스 300: 보일러
324: 상부 탱크 326: 물 공급로
327: 하부 탱크 331: 기포배출로
333: 바이메탈 340: 탄소나노튜브 발열저항체
341: 탄소나노튜브 코팅층 342: 전극라인

Claims (10)

1. 매트리스의 내부에 구비된 배관라인과 연결되어 상기 배관라인으로 물을 공급하는 온수매트용 보일러에 있어서,
   외관을 형성하는 장치본체;
   상기 장치본체의 내부에 설치되며, 상기 배관라인과 연결되어 상기 배관라인을 순환하는 물을 공급하는 물 공급부; 및
   상기 물 공급부의 저면에 부착되어 상기 물 공급부 내의 상기 물을 가열하는 발열저항유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 물 공급부는,
   물 공급탱크; 및
   상기 물 공급탱크 내에 배치되어 상기 배관라인을 통해 상기 물이 순환할 때 상기 배관라인 내의 공기 기포를 배출시키는 적어도 하나의 기포배출로를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
3. 제2항에 있어서,
   상기 물 공급탱크는,
   상부에 외부로부터 상기 물을 투입하기 위한 상부홀이 형성되는 상부 탱크; 및
   상기 상부 탱크의 하부에 결합되며, 일측에 상기 배관라인과 연결되는 입수홀이 마련되고 타측에 상기 발열저항유닛에 의해 가열된 상기 물이 배출되는 출수홀이 마련되는 하부 탱크를 포함하며,
   상기 발열저항유닛은 상기 하부 탱크의 저면에 부착되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
4. 제3항에 있어서,
   상기 발열저항유닛은, 상기 하부 탱크 및 상기 하부 탱크 내부의 물을 가열하기 위한 열원을 제공하는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 발열저항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
5. 제3항에 있어서,
   상기 하부 탱크의 저면은 상기 장치본체의 바닥면에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
6. 제4항에 있어서,
   상기 발열저항유닛은 평면 타입의 발열저항유닛인 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
7. 제4항에 있어서,
   상기 탄소나노튜브 발열저항체는,
   탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 코팅층;
   전원 인가 시 상기 탄소나노튜브 코팅층의 발열을 유도하는 전극라인; 및
   상기 전극라인과 전기적으로 연결되는 리드 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
8. 제3항에 있어서,
   상기 물 공급탱크에는 상기 상부홀로부터 투입된 상기 물이 상기 하부 탱크 내부로 공급되도록 물 공급로가 마련되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
9. 제3항에 있어서,
   상기 기포배출로의 일측은 상기 상부 탱크의 내부와 연통되며 타측은 상기 하부 탱크의 내부와 연통되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
10. 제4항에 있어서,
    상기 물 공급부는,
    상기 탄소나노튜브 발열저항체의 발열 온도 상승을 제한하는 바이메탈;
    상기 상부 탱크 또는 하부 탱크에 설치되어 상기 탄소나노튜브 발열저항체에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 상부 탱크에 설치되어 상기 물 공급탱크에 수용되는 물의 높이를 감지하는 수위센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 보일러.
    
    
    

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