KR20130082055A

KR20130082055A - 양면 난방침대

Info

Publication number: KR20130082055A
Application number: KR1020120101245A
Authority: KR
Inventors: 두 년 김
Original assignee: 천열에너지 주식회사
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN103582439A; RU2013149417A; KR101404620B1

Abstract

본 발명은 난방수단을 이용해 난방하는 난방침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전열 온수관의 상,하방으로 방출되는 열을 모두 난방에 이용할 수 있도록 된 양면 난방침대에 관한 것이다. 본 발명 양면 난방침대는, 공기가 이동하면서 열교환이 이루어지는 열교환통로가 형성된 단열재; 및 단열재의 상방에 설치되어 상부 및 하부로 열을 방출하는 전열 온수관;을 포함하여, 전열 온수관으로부터 하방으로 방출되는 열과 열교환통로를 따라 이동하는 공기와의 열교환을 통해 가열공기를 생성하고 가열공기를 이용해 난방을 한다.

Description

양면 난방침대{TWO SIDE HEATING BED}

본 발명은 난방수단을 이용해 난방하는 난방침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전열 온수관의 상,하방으로 방출되는 열을 모두 난방에 이용할 수 있도록 된 양면 난방침대에 관한 것이다.

최근 서구식 생활이 일반화되어 가면서 많은 가정에서 침대를 이용하고 있다. 일반적으로 침대는 별도의 난방장치가 마련되어 있지 않기 때문에 전통적인 온돌문화에 익숙한 어르신들의 경우나 유난히 추위를 많이 타는 사람들의 경우에는 겨울철 침대를 이용하는데 불편함이 많다.

따라서 종래에는 매트리스 위에 별도의 전기매트를 깔아 난방하는 경우가 많았다. 통상적인 전기매트가 전열선의 가열에 의해 발열하는 방식이기 때문에 밤새 전기매트를 켜두는 경우에는 전기 사용료가 급증하므로 유지비용이 증가하는 문제점이 있으며, 전자파의 발생으로 인한 사용자의 불안감 증대라는 문제점도 있다.

이에, 가열유체를 이용해 난방을 하는 난방침대가 개발되어 등록실용신안공보 제20-0293308호(이하, ‘선행문헌1’이라 한다), 실용신안공보 제1995-0000473호(이하, ‘선행문헌2’라 한다), 등록특허공보 제10-0584205호(이하, ‘선행문헌3’이라 한다), 등록특허공보 제10-0686601호(이하, ‘선행문헌4’라 한다), 등록특허공보 제10-1066664(이하, ‘선행문헌5’라 한다) 등에 개시되어 있다.

선행문헌 1 내지 5에 따르면 침대에 난방수단을 내장하여 원적외선 방출을 통한 온열효과를 얻고 저렴한 비용으로 난방할 수 있는 등 저마다 난방침대로서의 효과를 어느 정도 얻을 수 있다.

그러나, 선행문헌들에 따른 난방침대에 의하면 난방수단으로부터 방출되는 열 모두를 난방하는데 사용하지 못하고 일부를 외부로 방출함으로써 난방효율이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 난방수단을 구성하는 전열 온수관의 상,하방으로 동일한 양의 열이 방출되나, 전열 온수관의 상방으로 방출되는 열만 난방에 사용되고 전열 온수관의 하방으로 방출되는 열은 난방에 이용하지 못하고 손실되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 전열 온수관의 상방 및 하방으로 방출되는 열을 모두 난방에 사용함으로써 난방효율을 극대화시켜 난방 에너지를 절감할 수 있는 양면 난방침대를 제공하는데 있다.

본 발명 양면 난방침대는, 공기가 이동하면서 열교환이 이루어지는 열교환통로가 형성된 단열재; 및 단열재의 상방에 설치되어 상부 및 하부로 열을 방출하는 전열 온수관;을 포함하여, 전열 온수관으로부터 하방으로 방출되는 열과 열교환통로를 따라 이동하는 공기와의 열교환을 통해 가열공기를 생성하고 가열공기를 이용해 난방을 한다.

전열 온수관으로부터 방출되는 열은 열전도판과 축열판을 통한 열전도를 통해 난방에 이용되고, 열교환통로를 통한 가열공기는 대류에 의해 난방에 이용된다.

열교환통로의 입구측에는 열교환통로 내로 공기를 강제 공급하는 송풍기가 연결된다.

열교환통로의 입구측에 연결된 공기 유입구는 열교환통로의 출구측에 연결된 공기 토출구보다 낮게 위치됨에 따라 열교환통로에서는 자연대류에 의해 공기의 흐름이 이루어진다.

열교환통로는 전열 온수관의 직하방에 위치된다.

공기 토출구에는 가열공기가 분기되어 토출되는 분기부가 연결된다.

분기부에는 분기부를 통해 공급되는 가열공기를 공급받아 발열하는 방열수단이 연결되되, 방열수단은, 분기부에 연결되고 배기공이 형성되어 가열공기를 토출하는 방열튜브, 또는 분기부에 연결되고 내부에 가열공기를 담고 있는 상태로 신체에 접촉되어 찜질할 수 있는 찜질백이다.

공기 토출구에는 가열공기를 토출하는 플렉서블관이 연결된다.

본 발명 양면 난방침대에 의하면 다음과 같은 효과들을 갖는다.

첫째, 전열 온수관으로부터 상방으로 방출되는 복사열을 이용해 직접 침대를 난방하고, 전열 온수관으로부터 하방으로 방출되어 낭비될 수 있는 폐열을 회수하여 간접으로 침대를 난방하도록 이루어짐으로써, 침대의 난방효율을 높일 수 있고, 결과적으로 난방에너지를 절감할 수 있다.

둘째, 방열튜브나 찜질백과 같은 다양한 난방수단을 이용해 다양한 형태로 난방을 실시할 수 있다. 즉, 방열튜브를 이용해 냉증이 있는 사람에게 충분한 온기를 공급해줄 수 있고, 방열튜브를 이용해 애완동물의 잠자리도 난방할 수 있으며, 찜질백을 이용해 루마티스나 관절염이 있는 부위를 찜질하여 온열효과를 제공하고 증상을 개선시킬 수 있다.

셋째, 전열 온수관으로부터 하방으로 방출되는 열과 열유체의 열교환이 이루어지는 열교환통로를 단열재로 감싸 낭비될 수 있는 폐열을 최소화할 수 있다.

넷째, 난방수단인 전열 온수관에 인접하여 축열판과 열전도판을 배치시켜 전열 온수관으로부터 방출되는 열이 평면적으로 전도되도록 이루어짐으로써, 열전도효율을 높일 수 있다.

다섯째, 난방수단으로 사용되는 전열 온수관은 온수관 내에 열매체(물+증기)와 전열선을 넣어 온수의 가열 및 순환을 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도 온수관 자체가 가열과 방열 기능을 동시에 수행하도록 이루어진다. 따라서, 난방수단의 구조가 간단하고 시공이 용이하며 시공비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명 양면 난방침대의 분해사시도.
도 2는 난방부의 내부구조를 보인 단면도.
도 3은 전열 온수관이 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 열교환통로의 배열형태를 나타낸 평면도.
도 6은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 침대의 상부측으로 공급되는 모습을 나타낸 도면.
도 7은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 침대의 상부측으로 공급되는 모습을 나타낸 도면.
도 8은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 방열튜브를 통해 이불속으로 공급되는 모습을 나타낸 도면.
도 9는 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 신체를 감싸는 찜질백으로 공급되는 모습을 나타낸 도면.
도 10은 열교환 덕트를 통해 생성된 가열공기가 애완동물의 잠자리로 공급되는 모습을 나타낸 도면.
도 11은 열교환통로의 출구측에 플렉서블관을 연결한 모습을 나타낸 도면.

이하에서는 본 발명 양면 난방침대를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 양면 난방침대의 분해사시도이고, 도 2는 난방부의 내부구조를 보인 단면도이며, 도 3은 전열 온수관이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명 양면 난방침대는 침대 프레임(10), 난방부(20)를 포함한다.

침대 프레임(10)은 난방부(20)를 지지하는 것으로, 난방부(20)를 지지하는 복수 개의 받침대(11)를 포함한다. 이러한 침대 프레임(10)은 통상적으로 사용되는 침대의 프레임을 그대로 사용할 수 있다.

난방부(20)는 내부에 난방수단이 구비되어 난방에 필요한 열을 방출한다. 이러한 난방부(20)는 통상의 침대에 사용되는 매트리스와 같이 쿠션을 갖는 형태일 수도 있고, 온돌침대와 같이 쿠션이 없는 형태 등 다양한 형태로 실시될 수 있다.

난방부(20)는 난방부 프레임(21), 단열재(22), 축열판(23), 열전도판(24), 전열 온수관(25), 마감재(26) 및 고정부재(27)를 포함한다.

난방부 프레임(21)은 측면과 바닥면이 밀폐된 형태로 형성되고 상부로 개방된 형태로 형성되어 그 내부에 단열재(22), 축열판(23), 열전도판(24) 및 전열 온수관(25)이 내장된다. 마감재(26)는 난방부 프레임(21)의 상단에 위치되어 난방부 프레임(21)의 상방으로 돌출된다.

단열재(22)는 이중으로 형성되며 상부 단열재에 열교환이 이루어지는 열교환통로(22a)가 형성된다. 열교환통로(22a)는 상부 단열재를 관통하고 전체적으로는 상부로 개방된 홈의 형태로 형성된다. 열교환통로(22a)는 전열 온수관(25)의 직하방에 위치된다. 단열재(22)는 전열 온수관(25)의 하부로 방출되는 열의 손실을 최소화하기 위하여 구비되는 것으로 압축된 발포성 합성수지재로 제작된다.

축열판(23)은 단열재(22)의 상부에 안착되며, 그 소정위치에 열전도판(24)이 설치되고, 열전도판(24)에 전열 온수관(25)이 지그재그 형태로 안착된다. 이러한 축열판(23)은 전열 온수관(25)으로부터 방출되는 열을 흡수하여 평면적으로 전도시켜준다. 축열판(23)에는 열이 장시간 저장되기 때문에 전열 온수관(25)으로부터의 열공급이 정지되더라도 장시간 난방을 할 수 있다.

열전도판(24)은 축열판(23)에 설치되어 전열 온수관(25)으로부터 방출되는 열을 빠른 시간에 축열판(23)에 평면적으로 전도시켜준다. 전열 온수관(25)은 열전도판(24)의 안착홈에 안착된다.

전열 온수관(25)은 온수관 내에 열매체(물+증기)와 전열선을 넣어 온수의 가열 및 순환을 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도 온수관 자체가 가열과 방열 기능을 동시에 수행하도록 이루어진다. 전열 온수관(25)의 단부에는 밀폐장치가 각각 구비되며, 외부로부터 전원을 공급하는 전원공급라인이 밀폐장치를 통해 전열선과 연결된다. 이러한 전열 온수관(25)은 지그재그로 굴곡되게 배치된다.

마감재(26)는 축열판(23)의 상부를 마감하며, 그 상부에 사용자가 눕거나 앉을 수 있도록 이루어진다. 마감재(26)는 마감재 고정부재(27)에 의해 서로 고정된다.

한편, 미설명부호 28은 단열재(22)의 열교환통로(22a) 입구측에 연결되어 공기가 유입되는 공기 유입구이고, 미설명부호 29는 단열재(22)의 열교환통로(22a) 출구측에 연결되어 따뜻한 공기가 토출되는 공기 토출구이다. 이 대, 공기 유입구(28)는 침대의 하방을 향하고 공기 토출구(29)는 침대의 상방을 향한다. 열교환통로(22a)는 수평상태이다.

도 4 및 도 5는 열교환통로의 배열형태를 나타낸 평면도이다.

열교환통로(22a)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 예컨대, 도 4와 같이 병렬로 배열되어 공기의 이송경로가 복수 개로 분할된 후 서로 연결될 수 있고, 도 5와 같이 지그재그 형태로 배열되어 공기의 이송경로가 하나로만 구성될 수도 있다. 이와 같은 형태로 배열되는 열교환통로(22a)에 의하면 공기의 이송경로가 길어지고, 그만큼 열교환이 충분히 이루어져 난방에 적합한 가열공기를 얻을 수 있다.

도 6은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 침대의 상부측으로 공급되는 모습을 나타낸 도면이다.

침대의 일측에 구비되는 컨트롤박스(30)를 조작하여 전열 온수관(25)에 내장된 전열선에 전원을 인가해줌으로써, 전열선이 가열되어 열이 발생되고 그 열에 의해 전열 온수관(25) 내의 물이 가열된다. 전열 온수관(25)에서 발생되는 열은 축열판(23)과 열전도판(24)에 의해 평면적으로 전도되고 전열 온수관(25)의 상,하방으로 동일한 양이 방출된다. 전열 온수관(25) 내의 방열온도는 컨트롤박스(30)에 의해 자유롭게 조절될 수 있다.

침대의 하방을 향하도록 위치되며 열교환통로(22a) 보다 낮은 위치에 형성된 공기 유입구(28)를 통해 유입되는 공기는 열교환통로(22a)를 통과하면서 전열 온수관(25)으로부터 방출되는 열과의 열교환을 통해 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승된 공기는 열교환통로(22a)보다 높은 위치에 형성된 공기 토출구(29)를 통해 토출된다. 즉, 공기의 자연대류만으로도 열교환통로(22a)를 통한 가열공기의 이송이 가능하다.

공기 토출구(29)를 통해 토출되는 가열공기는 침대의 상부로 공급된다. 따라서, 축열판(23) 및 열전도판(24)을 통해 침대 바닥으로 직접적으로 방출되는 복사열과, 전열 온수관(25)의 하방으로 버려지는 열을 이용하여 얻어진 가열공기를 난방에 이용함으로써, 열효율을 증대시킬 수 있다.

도 7은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 침대의 상부측으로 공급되는 모습을 나타낸 도면이다.

공기 유입구(28)에 송풍기(40)를 연결하여 공기의 흐름을 강제로 유발할 수 있다. 송풍기(40)의 작동은 컨트롤박스(30)의 조작을 통해 가능하게 된다.

침대의 상부에 보온막(50)을 설치하여 침대 난방을 할 수 있다. 보온막(50)은 종래에도 사용되어 왔다. 그런데 종래에는 침대의 난방열이 이불에 덮여서 차단되기 때문에 보온막 내부 공간의 온도가 높지 않았다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 전열 온수관(25)으로부터 상방으로 직접 복사되는 열의 경우에는 이불에 덮여 차단될 수 있으나, 열교환통로(22a)를 통해 공급되는 가열공기는 이불에 의해 차단되지 않고 보온막(50) 내부 공간으로 직접 공급되기 때문에 보온막(50) 내부 공간을 원하는 온도로 따뜻하게 유지할 수 있다.

이처럼, 이불속은 축열판(23)을 통해 직접 복사되는 복사열에 의해 따뜻해지고, 보온막(50) 공간은 열교환통로(22a)를 통해 공급되는 가열공기에 의해 따뜻해진다. 따라서, 침대의 이불 속이나 밖이 모두 따뜻하므로 겨울철에 감기를 예방할 수 있고 깊은 숙면을 취할 수 있다.

도 8은 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 방열튜브를 통해 이불속으로 공급되는 모습을 나타낸 도면이다.

침대의 바닥이 온돌처럼 따뜻하다 하더라도 노약자나 임산부 등에서 흔히 나타나는 수족 냉증(冷症)을 가지고 있는 사람들에게는 온기가 부족한 문제점이 있다. 이러한 경우 열교환통로(22a)와 연결된 공기 토출구(29)에 마련된 분기부(60)와 연결되는 한 쌍의 방열수단을 이불속에 넣어 부족한 온기를 보충할 수 있다. 방열수단의 갯수는 분기부(60)의 토출부 갯수를 추가하거나 줄여 조정할 수 있다.

방열수단은 분기부(60)의 양쪽 토출부와 연결되어 가열공기가 이송되며 자유롭게 구부릴 수 있도록 된 공기이송호스(70)와, 공기이송호스(70)의 단부에 연결되어 가열공기가 토출되는 방열튜브(80)로 구성된다. 방열튜브(80)에는 가열공기가 배출되는 복수 개의 배기공(81)이 형성된다.

이러한 방열수단의 사용형태를 살펴보기로 한다.

침대에 누운 사람의 양쪽 다리 옆에 방열튜브(80)를 나란히 놓고 이불을 덮어두면 분기부(60) 및 공기이송호스(70)를 통해 공급되는 가열공기가 방열튜브(80)의 배기공(81)을 통해 이불 속으로 공급된다.

따라서, 침대바닥의 복사열과 방열튜브(80)에서 방출되는 따뜻한 공기의 온열에 의해 전신이 따뜻해지고, 뭉친 근육이 풀리며, 혈액순환이 촉진되어 몸이 가볍고 안락하게 깊은 잠을 잘 수 있다.

도 9는 열교환통로를 통해 생성된 가열공기가 신체를 감싸는 찜질백으로 공급되는 모습을 나타낸 도면이다.

루마치스나 관절염을 앓고 있는 환자가 침대를 사용하는 경우 침대바닥의 복사열만으로는 불편한 부위(예컨대, 무릎이나 다리)를 찜질하여 증상을 개선시키기 어려운 부분이 있다. 이러한 경우 열교환통로(22a)의 출구측과 연결되는 분기부(60)와 연결되는 한 쌍의 방열수단으로 불편한 신체부위를 감싸 찜질함으로써, 증상을 개선시킬 수 있다.

방열수단은 분기부(60)의 양쪽 토출부와 연결되어 가열공기가 이송되며 자유롭게 구부릴 수 있도록 된 공기이송호스(70)와, 공기이송호스(70)의 단부에 연결되어 가열공기가 채워지며 신체부위를 감쌀 수 있도록 된 찜질백(90)으로 구성된다.

이러한 방열수단의 사용형태를 살펴보기로 한다.

침대에 누운 사람의 불편한 신체부위를 찜질백(90)으로 감싸면 분기부(60) 및 공기이송호스(70)를 통해 공급되는 가열공기가 찜질백(90)으로 공급되어, 온열에 의해 불편한 부위를 찜질해주기 때문에 통증이 저감되고 증상을 완화시킬 수 있다.

도 10은 열교환 덕트를 통해 생성된 가열공기가 애완동물의 잠자리로 공급되는 모습을 나타낸 도면이다..

방열튜브(80)를 침대 옆에 있는 애완동물의 잠자리(b) 밑에 넣어 두면 방열튜브(80)의 배기공을 통해 배출되는 따뜻한 공기에 의해 애완동물의 잠자리가 따뜻해지고, 고양이나 강아지와 같은 애완동물들이 숙면을 취할 수 있다.

도 11은 열교환통로의 출구측에 플렉서블관을 연결한 모습을 나타낸 도면이다.

열교환통로(22a)의 출구측에는 플렉서블관(100)을 연결하여 가열공기를 토출할 수 있다. 따라서, 사용자는 필요에 따라 열교환통로(22a)의 출구측에 분기부(60) 또는 플렉서블관(100)을 선택적으로 연결하여 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.

10 : 침대 프레임 11 : 받침대
20 : 난방부 21 : 난방부 프레임
22 : 단열재 23 : 축열판
24 : 열전도판 25 : 전열 온수관
26 : 마감재 27 : 고정부재
28 : 공기 유입구 29 : 공기 토출구
30 : 컨트롤박스 40 : 송풍기
50 : 보온막 60 : 분기부
70 : 공기이송호스 80 : 방열튜브
90 : 찜질백 100 : 플렉서블관

Claims

공기가 이동하면서 열교환이 이루어지는 열교환통로가 형성된 단열재; 및
상기 단열재의 상방에 설치되어 상부 및 하부로 열을 방출하는 전열 온수관;을 포함하여,
상기 전열 온수관으로부터 하방으로 방출되는 열과 상기 열교환통로를 따라 이동하는 공기와의 열교환을 통해 가열공기를 생성하고 가열공기를 이용해 난방을 하는 양면 난방침대.
제1항에 있어서,
상기 전열 온수관으로부터 방출되는 열은 열전도판과 축열판을 통한 열전도를 통해 난방에 이용되고, 상기 열교환통로를 통한 가열공기는 대류에 의해 난방에 이용되는 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제2항에 있어서,
상기 열교환통로의 입구측에는 열교환통로 내로 공기를 강제 공급하는 송풍기가 연결되는 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제2항에 있어서,
상기 열교환통로의 입구측에 연결된 공기 유입구는 열교환통로의 출구측에 연결된 공기 토출구보다 낮게 위치됨에 따라 상기 열교환통로에서는 자연대류에 의해 공기의 흐름이 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제1항에 있어서,
상기 열교환통로는 상기 전열 온수관의 직하방에 위치되는 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제4항에 있어서,
상기 공기 토출구에는 가열공기가 분기되어 토출되는 분기부가 연결되는 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제6항에 있어서,
상기 분기부에는 상기 분기부를 통해 공급되는 가열공기를 공급받아 발열하는 방열수단이 연결되되,
상기 방열수단은, 상기 분기부에 연결되고 배기공이 형성되어 가열공기를 토출하는 방열튜브, 또는 상기 분기부에 연결되고 내부에 가열공기를 담고 있는 상태로 신체에 접촉되어 찜질할 수 있는 찜질백인 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.
제4항에 있어서,
상기 공기 토출구에는 가열공기를 토출하는 플렉서블관이 연결된 것을 특징으로 하는 양면 난방침대.