KR20130115635A

KR20130115635A - 냉온 겸용 매트리스

Info

Publication number: KR20130115635A
Application number: KR1020120038119A
Authority: KR
Inventors: 홍성인
Original assignee: 홍성인
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-22

Abstract

본 발명의 목적은 냉수 혹은 온수를 순환시키기 위한 순환관이 내장됨과 아울러 그 순환관을 통해 필요시 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있게 하여 계절의 변화에 따라 편리하게 사용할 수 있는 냉온 겸용 매트리스를 제공한다.
이러한 본 발명은 매트리스의 상부로 탈착 가능하게 설치되며, 내부에는 물이 순환될 수 있는 순환관이 균일한 간격을 이루며 지그재그 형태로 배열 설치된 시트본체; 상기 시트본체의 순환관에 연락되게 어느 일단부가 분리 가능하게 결합되는 연결관체; 상기 연결관체가 결합되는 양단부에 설치되어 상기 연결관체가 분리된 상태에서는 폐쇄되고 상기 연결관체가 결합된 상태에서만 개방되는 일방향밸브가 내장된 연결 컨넥터; 및 상기 연결 컨넥터에 의해 상기 연결관체의 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되며, 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 출력하는 전원공급부(Power Supply Unit)에 의해 전원을 공급받아 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시켜 상기 연결관체를 통해 상기 순환관의 내부를 순환되게 하는 냉난방 컨트롤러를 포함한다.

Description

냉온 겸용 매트리스{mattress for a combined use cold and heat}

본 발명은 냉온 겸용 매트리스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉수 혹은 온수를 순환시키기 위한 순환관이 내장됨과 아울러 그 순환관을 통해 순환되는 물을 가열 혹은 냉각시킴에 의해 필요시 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있게 하여 계절의 변화에 따라 편리하게 사용할 수 있는 냉온 겸용 매트리스에 관한 것이다.

일반적으로 매트리스는 사용자에게 편안함을 제공함과 아울러 안락함을 주기 때문에 많은 사람들이 사용하고 있음은 주지된 사실이다.

그러나 여름철과 같이 무더운 계절에 매트리스를 사용할 경우에는 안락함과 편안함을 제공하기 보다는 통기성 저하로 인하여 사용자는 오히려 불쾌감을 갖게 된다. 이를 해결하고자 여름철에는 매트리스 위에 별도의 왕골 등으로 만든 돗자리를 깔아 사용하고 있다.

또한, 겨울철에 사용하는 경우에도 어느 정도의 냉기를 느끼기 때문에 별도의 전기장판이나 전기매트 등을 깔아 사용하고 있는데, 전기장판이나 전기매트는 그것이 갖는 전기적 특성으로 인하여 유해 전자파가 발생되어 인체에 악영향을 준다고 하는 것은 이미 전문 연구기관에서 학술적으로 밝혀진바, 최근에는 전자파 차폐 기능을 갖춘 전기장판 혹은 그 유사한 용품이 개발되어 있다.

그러나 이러한 제품역시 유해 전자파에 대한 문제점을 근본적으로 해결하거나 차단하지 못하고 있는 실정이다.

특히, 종래의 전기장판 혹은 전기매트의 경우에는 온도를 높일 경우에는 화상위험이 있다고 하는 단점도 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해, 전기를 열 에너지원으로 사용하여 난방하는 전기장판 기능과는 달리 보일러로부터 데워진 온수를 순환시키면서 그 온수로부터 발산되는 열에너지를 난방의 주 열원으로서 사용하게 한 온수매트가 개발되어 있다.

이러한 온수매트는 유해 전자파가 전혀 발생하지 않기 때문에 인체에 전혀 무해하다는 장점을 가지고 있으나, 보일러 설치로 인한 장비의 크기가 커지게 되는 등 많은 불편함이 있고, 또 온수만을 순환시키기 때문에 겨울철에는 보일러의 크기에 따른 불편함을 감수하면서 사용하고 있으나, 여름철에는 전혀 사용할 수 없는 문제점이 있다.

이 때문에 여름철과 겨울철에 사용하는 매트를 각각 구비하여야 함으로서, 경제적인 부담이 있음과 아울러 어느 하나는 사용하지 않음으로서 보관에 따른 문제점도 있기 때문에 사용상에 많은 불편함이 있다.

본 발명의 목적은 냉수 혹은 온수를 순환시키기 위한 순환관이 내장됨과 아울러 그 순환관을 통해 필요시 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있게 하여 계절의 변화에 따라 편리하게 사용할 수 있는 냉온 겸용 매트리스를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 매트리스의 상부로 탈착 가능하게 설치되며, 내부에는 물이 순환될 수 있는 순환관이 균일한 간격을 이루며 지그재그 형태로 배열 설치된 시트본체; 상기 시트본체의 순환관에 연락되게 어느 일단부가 분리 가능하게 결합되는 연결관체; 상기 연결관체가 결합되는 양단부에 설치되어 상기 연결관체가 분리된 상태에서는 폐쇄되고 상기 연결관체가 결합된 상태에서만 개방되는 일방향밸브가 내장된 연결 컨넥터; 및 상기 연결 컨넥터에 의해 상기 연결관체의 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되며, 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 출력하는 전원공급부(Power Supply Unit)에 의해 전원을 공급받아 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시켜 상기 연결관체를 통해 상기 순환관의 내부를 순환되게 하는 냉난방 컨트롤러를 포함하여 구성되고, 상기 냉난방 컨트롤러는, 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 설치되며, 에이치 브리지 회로부(H-Bridge circuit)에 의해 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 방열팬이 구비된 펠티어 소자와 상기 펠티어 소자에 접촉되게 설치되어 상기 펠티어 소자에 의해 가열되거나 냉각되는 물이 일시 저류되게 하는 저류탱크와 상기 저류탱크를 경유하여 상기 펠티어 소자에 의해 가열 혹은 냉각된 물을 상기 순환관의 내부로 순환시킬 수 있게 하는 스테핑 모터 펌프와 상기 스테핑 모터 펌프에 의해 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있는 물을 저장하는 물탱크 및 상기 물탱크의 수위를 검출할 수 있게 수위검출센서를 설치하고, 순환되는 온수 혹은 냉수의 온도를 감지할 수 있는 온도센서들을 설치하여 된 센서부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 온도센서들은 저류탱크의 내부에 위치되어 순환되는 물의 온도를 측정하는 제1온도센서와 상기 펠티어 소자의 양면에 부착되어 펠티어 소자의 온도를 측정하는 제2온도센서와 상기 방열판에 부착 설치된 제3온도센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 매트에 내장되는 순환관을 통해 순환되는 물을 가열하거나 냉각시키기 위한 구조가 간단하고, 또 하나의 매트를 계절에 따라서 선택적으로 냉 혹은 온상태를 이루게 하여 사용자들로 하여금 시원한 감을 갖게 하거나 혹은 따뜻한 감을 갖게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스의 사용 상태를 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스에 구비되는 냉난방 컨트롤러를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2표시의 냉난방 컨트롤러의 측면도이고,
도 4는 도 2표시의 냉난방 컨트롤러의 내부를 보인 평면도이고,
도 5는 도 2표시의 냉난방 컨트롤러에 구비되는 펠티어 소자의 설치예를 보인 평면도이고,
도 6은 도 2표시의 냉난방 컨트롤러의 정단면도이고,
도 7은 도 2표시의 냉난방 컨트롤러의 측단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스에 구비되는 연결 커넥터를 도시한 도면이고,
도 9는 도 8표시의 연결 컨넥터에 대한 구조를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스는 시트본체(110)를 구비하고 있다. 이 시트본체(110)는 매트리스의 상부로 탈착 가능하게 설치되며, 내부에는 물이 순환될 수 있는 순환관(112)이 균일한 간격을 이루며 지그재그 형태로 배열 설치된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스는 연결관체(120)를 구비하고 있다. 이 연결관체(120)는 상기 시트본체(110)의 순환관(112)에 연락되게 어느 일단부가 분리 가능하게 결합됨과 아울러 후술하는 냉난방 컨트롤러(140)에 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되어, 상기 시트본체(110)와 냉난방 컨트롤러(140)를 상호 연결되게 한다.

이와 같은 상기 연결관체(120)는 2개의 관이 병렬로 설치되어 어느 하나의 관은 시트본체(110)에 내장된 순환관(112)에 물을 공급되게 하고 다른 하나의 관은 물이 배출되게 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스는 연결 컨넥터(130)를 구비하고 있다. 이 연결 컨넥터(130)는 상기 연결관체(120)가 결합되는 양단부에 설치되어 상기 연결관체(120)가 분리된 상태에서는 폐쇄되고 상기 연결관체(120)가 결합된 상태에서만 개방되는 일방향밸브(132)가 내장된다.

이와 같은 연결 컨넥터(130)는 암수 한쌍을 이루어 숫몸체의 내부에 상기 일방향밸브(132)가 설치된다. 즉, 상기 일방향밸브(132)는 스프링(132b)에 지지되는 밸브판(132a)을 설치하여 암수 한쌍이 결합되기 전에는 상기 밸브판(132a)이 폐쇄되고, 암수 한쌍이 결합되면 상기 밸브판(132a)이 스프링(132b)에 의해 복원력을 가지면서 밀려 개방된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉온 겸용 매트리스는 냉난방 컨트롤러(140)를 구비하고 있다. 이 냉난방 컨트롤러(140)는 상기 연결 컨넥터(130)에 의해 상기 연결관체(120)의 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되며, 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 출력하는 전원공급부(Power Supply Unit)에 의해 전원을 공급받아 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시켜 상기 연결관체(120)를 통해 상기 순환관(112)의 내부로 물이 순환되게 하는 것이다.

이때, 상기 전원공급부는 교류전압을 직류전압으로 변환시켜주는 장치이고, 출력 방식은 SMPS(Switching Mode Power Supply)라고 부르며 피드벡 제어를 통해 출력전압이 조정되므로 상당히 안정적인 전원을 얻을 수 있다.

이와 같은 상기 냉난방 컨트롤러(140)는, 케이싱(141)이 구비되고 그 케이싱(141)의 내부에는 에이치 브리지 회로부(H-Bridge circuit)에 의해 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 펠티어 소자(142)가 설치된다. 상기 펠티어 소자(142)에는 방열판(142a)과 방열팬(142b)이 구비된다.

이때, 상기 펠티어 소자(142)는 전류가 순방향으로 흐를 때와 역방향으로 흐를 때 서로 반대 작용을 하기 때문에 상기 에이치 브리지 회로부에 의해 전류의 흐름을 제어한다. 즉, 상기 에이치 브리지 회로부는 설정온도가 물 온도보다 낮으면 물을 냉각시키기 위해 전류를 어느 일방향으로 흘려주고, 반대로 설정온도가 물 온도가 높으면 물을 가열하기 위해 전류를 다른 반대 방향(역방향)으로 흘려주도록 하는 회로이며, 실제 회로도를 그리면 H모양으로 그려지기 때문에 H-브리지라고 한다. 부품은 N채널 FET 두 개와 P채널 FET두개로 이루어진다.

이와 같은 에이치 브리지 회로부에 의해 물을 가열하거나 냉각하는 상기 펠티어 소자(142)는 한 면의 열을 빼앗아 한쪽으로 몰아주는 특성이 있다. 다시 말해 어느 한 면은 차가워지고, 다른 한 면은 뜨거워지는 특성이 있다. 이 때문에 전류의 공급 방향에 따라 어느 한 면이 뜨거워지면 다른 한 면은 차가워진다.

이때, 펠티어 소자(142)의 한쪽의 뜨거워진 면은 제대로 냉각시켜주어야 제대로 된 성능을 발휘하며, 이를 위해 방열판(142a)과 방열팬(142b)이 설치되어 있다. 또 상기 펠티어 소자(142)도 반도체 성질이므로 125℃가 넘어가면 파괴되어 기능을 상실하게 되며, 이를 방지하기 위해 온도센서를 설치하여 제어한다.

또한, 상기 펠티어 소자(142)에 접촉되게 저류탱크(143)가 설치되어 상기 저류탱크(143)에 일시적으로 저류되는 물을 상기 펠티어 소자(142)에 의해 가열하거나 냉각하며, 상기 펠티어 소자(142)에 의해 가열되거나 냉각된 물은 스테핑 모터 펌프(144)에 의해 상기 저류탱크(143)를 경유하여 상기 시트본체(110)에 내장된 순환관(112)의 내부로 순환되게 함으로서 시트본체(110)를 냉온열 시킬 수 있다.

이때, 상기 펠티어 소자(142)는 좌우 양측으로 2개를 설치하여 물을 빠른 속도로 가열하거나 냉각되게 함이 좋고, 상기 펠티어 소자(142)에 의해 물이 가열되거나 냉각될 때 상기 저류탱크(143)에서 물이 일시적으로 저류됨에 의해 가열 및 냉각의 효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.

또한, 상기 스테핑 모터 펌프(144)에 의해 온수 혹은 냉수를 순환시키는 물이 저장되게 하기 위한 물탱크(145)가 상기 스테핑 모터 펌프(144)에 연락되게 설치되며, 상기 물탱크(145)는 어느 일측으로 투명체로 하여 케이싱(141)의 측부로 보일 수 있게 함으로서 물탱크(145)의 수위를 육안으로도 쉽게 확인할 수 있게 함이 좋다.

이와 같이 상기 펠티어 소자(142)에 의해 가열 혹은 냉각되어 상기 스테핑 모터 펌프(144)에 의해 순환되는 냉수 혹은 온수의 온도를 감지하기 위한 온도센서(146a,146b,146c)들이 설치되고, 상기 물탱크(145)의 수위를 검출할 수 있는 수위검출센서(147)가 설치된다.

이때, 상기 온도센서(146a,146b,146c)들은 저류탱크(143)의 내부에 위치되어 순환되는 물의 온도를 측정하는 제1온도센서(146a)와 상기 펠티어 소자(142)의 양면에 부착되어 펠티어 소자의 온도를 측정하는 제2온도센서(146b)와 상기 방열판(142a)에 부착 설치된 제3온도센서(146c)로 이루어짐이 좋다.

따라서, 본 발명은 물의 온도만을 측정하여 원하는 온도를 만드는 것이 아닌, 펠티어 소자(142) 및 방열판(142a)의 온도를 측정하여 그 펠티어 소자(142)의 작동상태도 함께 제어함으로서 제품을 보호하고, 효율적인 작동이 가능하다. 상기 온도센서의 종류는 온도에 따라 저항 값이 변하는 서미스터라는 소자를 이용함이 좋다.

이와 같은 상기 냉난방 컨트롤러(140)에는 디스플레이, 방열팬(142b), 스테핑 모터 펌프(144), 펠티어 소자(142), 온도센서(146a,146b,146c), 키 입력을 비롯한 모든 동작을 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit)가 구비된다.

또한, 본 발명은 온도퓨즈(미도시)를 설치하여 컨트롤러에 사용된 MCU가 고장이 나거나 프로그램 오류로 한쪽이 무한으로 뜨거워 질 경우 화재나, 제품이 고장이 날 우려가 있으므로 기계적으로 과열되면 이를 차단해주어 장치를 보호할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 상기 시트본체(110)를 매트리스 상에 설치한 후, 그 시트본체(110)에 내장된 순환관(112)과 냉난방 컨트롤러(140)를 상기 연결관체(120)로 연결한다. 이때, 상기 연결관체(120)는 연결 컨넥터(130)에 의해 결합됨으로서 그 내부에 설치되는 일방향밸브(132)가 개방되어 냉난방 컨트롤러(140)에서 가열 및 냉각된 물이 상기 연결관체(120)를 통해 순환관(112)에 순환될 수 있다.

이와 같이 상기 연결관체(120)를 연결한 상태에서 상기 냉난방 컨트롤러(140)에 구비된 물탱크(145)에 물을 채운 후, 전원을 공급하게 되면 그 전원공급에 의해 냉난방 컨트롤러(140)가 작동시킬 수 있다.

상기 냉난방 컨트롤러(140)에 구비되는 조작판넬을 조작하여 전류가 상기 펠티어 소자(142)에 흐르게 하여 그 펠티어 소자(142)에 물을 가열 및 냉각함과 아울러 스테핑 모터 펌프(144)가 구동되면서 상기 펠티어 소자(142)에 의해 가열 및 냉각된 물이 연결관체(120)를 통해 시트본체(110)에 내장된 순환관(112)에 순환되면서 시트본체(110)를 냉온열시킨다.

이와 같이 상기 펠티어 소자(142)에 의해 물을 가열하거나 냉각할 때, 물이 저류탱크(143)에 일시 저류된 상태로 가열 혹은 냉각됨으로서 그 효과를 높일 수 있고, 또 온도센서(146a,146b,146c)들에 의해 상기 펠티어 소자(142)에 의해 가열 및 냉각되어 순환되는 물의 온도와 펠티어 소자(142)의 온도 및 방열팬(142b)의 온도를 각각 측정하여 설정치 이상으로 온도가 올라가지 않게 하여 화제 등을 예방할 수 있다.

110 - 시트본체 120 - 연결관체
130 - 연결 컨넥터 132 - 일방향밸브
140 - 냉난방 컨트롤러 141 - 케이싱
142 - 펠티어 소자 143 - 저류탱크
144 - 스테핑 모터 펌프 145 - 물탱크

Claims

매트리스의 상부로 탈착 가능하게 설치되며, 내부에는 물이 순환될 수 있는 순환관이 균일한 간격을 이루며 지그재그 형태로 배열 설치된 시트본체;
상기 시트본체의 순환관에 연락되게 어느 일단부가 분리 가능하게 결합되는 연결관체;
상기 연결관체가 결합되는 양단부에 설치되어 상기 연결관체가 분리된 상태에서는 폐쇄되고 상기 연결관체가 결합된 상태에서만 개방되는 일방향밸브가 내장된 연결 컨넥터; 및
상기 연결 컨넥터에 의해 상기 연결관체의 다른 일단부가 분리 가능하게 결합되며, 교류전원을 직류전원으로 변화시켜 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 출력하는 전원공급부(Power Supply Unit)에 의해 전원을 공급받아 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시켜 상기 연결관체를 통해 상기 순환관의 내부를 순환되게 하는 냉난방 컨트롤러를 포함하여 구성되고,
상기 냉난방 컨트롤러는, 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 설치되며, 에이치 브리지 회로부(H-Bridge circuit)에 의해 제어되면서 물을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 방열팬이 구비된 펠티어 소자와 상기 펠티어 소자에 접촉되게 설치되어 상기 펠티어 소자에 의해 가열되거나 냉각되는 물이 일시 저류되게 하는 저류탱크와 상기 저류탱크를 경유하여 상기 펠티어 소자에 의해 가열 혹은 냉각된 물을 상기 순환관의 내부로 순환시킬 수 있게 하는 스테핑 모터 펌프와 상기 스테핑 모터 펌프에 의해 온수 혹은 냉수를 순환시킬 수 있는 물을 저장하는 물탱크 및 상기 물탱크의 수위를 검출할 수 있게 수위검출센서를 설치하고, 순환되는 온수 혹은 냉수의 온도를 감지할 수 있는 온도센서들을 설치하여 된 센서부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온 겸용 매트리스.
제1항에 있어서, 상기 온도센서들은 저류탱크의 내부에 위치되어 순환되는 물의 온도를 측정하는 제1온도센서와 상기 펠티어 소자의 양면에 부착되어 펠티어 소자의 온도를 측정하는 제2온도센서와 상기 방열판에 부착 설치된 제3온도센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온 겸용 매트리스.