KR20140130823A

KR20140130823A - 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기

Info

Publication number: KR20140130823A
Application number: KR20130049276A
Authority: KR
Inventors: 박치순
Original assignee: 패스코주식회사
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-11-12
Also published as: KR101557075B1

Abstract

본 발명의 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기는 열전소자를 이용한 냉각 방식과 열교환 플레이트의 지그재그 방식의 물길 구조에 의해서 기존 얼음을 이용한 공랭 방식에 비하여 냉각 효율이 높고 냉각 시간도 매우 짧다. 그리고 작은 용량의 온수통과 PCT 히터를 사용기 때문에 신속한 온수 발생이 가능하고, 물의 온도 상승에 따른 압력 발생으로 온수를 자연순환 시키는 무동력 방식이여서 전력 소비를 최소화 할 수 있고 소음 발생을 방지할 수 있다. 더불어 본 발명의 냉-온수 발생기는 편리한 사용자 제어 패널을 제공함으로 사용자는 간변하게 단계별로 냉-온 매트의 온도를 설정할 수 있으며, 수면시에는 수면 모드로 동작시켜 최적의 수면 온도에서 숙면을 취할 수 있다.

Description

냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기{HOT AND CHILLED WATER GENERATOR FOR HOT AND CHILLED MAT}

본 발명은 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기에 관한 것으로, 구체적으로는 냉방 기능과 난방 기능이 결합된 냉-온 매트를 위하여 냉수 및 온수를 효과적으로 발생할 수 있는 진보된 냉-온수 발생기에 관한 것이다.

난방 보조 도구인 전기 매트는 전기 누전 사고나 전자파의 위험성 과다한 전기 소비 등으로 인하여 사용이 염려되는 시점에서 이를 대체하기 위하여 온수 매트가 출현하였다. 최근에는 이와 더불어 여름철 냉방 보조 도구로도 사용이 가능하도록 냉-온 기능이 결합된 냉-온 매트가 출현하고 있는 상황이다.

현제 제공되고 있는 냉-온 매트들의 경우, 냉수를 발생하기 위하여 얼음을 이용하고 있는데 이 방식의 경우 얼음을 열려서 사용해야 함으로 사용에 불편함이 있고 냉풍기와 유사한 원리여서 매트를 냉각하는데 있어서 많은 시간이 소요되면 실질적인 냉각 효율을 기대하기 어려운 실정이다.

온수를 발생하는 원리의 경우에도 대형 물통을 냉매 사이클이나 히터를 이용하여 전체적으로 가열하는 방식으로 가열 시간이 길고 냉매 사이클을 구현하는데 고비용이 소요되는 단점들이 있다. 또한 온수를 순환하기 위하여 별도 모터 펌프를 사용함으로 전기 사용료의 증가와 소음 발생의 문제점 들이 발생되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 빠른 시간 내에 신속히 매트를 냉각 하거나 가열 할 수 있으며, 냉방과 난방 동작에 있어서 각기 냉각 효율과 난방 효율을 높이고 각각의 동작에 있어서 전기 사용을 최소화하여 전력 효율을 극대화할 수 있는 보다 향상된 고효율의 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기는 보충수를 저장하기 위한 보충수 물통; 냉수를 발생하기 위한 열교환 플레이트, 상기 열교환 플레이트에 일면이 접촉된 냉온전달 방열판, 상기 냉온전달 방열판의 일면에 접촉된 열전소자, 상기 열전소자에 접촉된 방열판, 및 상기 방열판으로 공기를 분사하기 위한 냉각팬을 포함하는 냉수 발생부; 상기 보충수 물통과 상기 열교환 플레이트 사이에 연결되어 상기 보충수 물통의 물을 상기 열교환 플레이트로 공급하는 펌프; 상기 열교환 플레이트에서 냉각된 냉수를 냉-온 매트로 공급하기 위한 냉수공급라인; 히터가 내장된 온수통을 포함하여 상기 히터에 의해 가열된 물의 온도 상승에 따른 압력차 발생으로 온수를 무동력으로 자연 순환시키는 온수 발생부; 상기 온수통에서 가열된 온수를 상기 냉-온 매트로 공급하기 위한 온수공급라인; 상기 보충수 물통, 상기 냉수 발생부, 상기 펌프, 상기 온수 발생부, 상기 냉수공급라인, 상기 온수공급라인이 내장되며, 상기 보충수 물통으로 보충수를 주입하기 위한 주입구를 갖는 케이스 몸체; 상기 냉수공급라인과 상기 온수공급라인과 연결되어 냉수 또는 온수를 상기 냉-온 매트로 공급하는 공통공급라인; 상기 냉-온 매트에서 순환된 냉수 또는 온수를 상기 보충수 물통으로 회수되도록 하는 회수라인; 상기 냉-온수 공급장치의 일면에 장착되는 사용자 제어 패널; 및 상기 사용자 제어 패널을 통하여 입력되는 사용자의 선택 제어 신호에 따라 상기 냉수 발생부와 상기 펌프 그리고 상기 온수발생부의 동작을 선택적으로 제어하여 상기 냉-온 매트로 냉수 또는 온수가 선택적으로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 열교환 플레이트는 열교환 효율을 높이도록 지그재그 형상의 내부 물길 구조를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 온수통에 내장된 히터는 정온도계수 서미스터로 구성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 사용자의 선택에 따라 수면 모드 동작을 제어하고, 수면 모드 동작 개시부터 일정 시간 이후에는 상기 냉-온 매트의 온도를 설정된 수면 적합 온도로 자동 조절 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉-온수 발생기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉-온수 발생기의 내부 주요 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 열교환 플레이트의 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉-온수 발생기의 기구적 전기적 구성을 보여주는 블록도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉-온수 발생기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 냉-온수 발생기의 내부 주요 구성을 보여주는 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2의 열교환 플레이트의 확대 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기(10)는 케이스 몸체(30)의 내부에 냉-온수 발생기(10)의 내부 구성물이 모두 실장 되어 미련한 외관을 제공한다. 케이스 몸체(30)의 상부 일측으로는 보충수를 주입하기 위한 주입구(32)와 주입구(32)를 개폐할 수 있도록 캡(34)이 제공된다. 일측이 경사진 면을 제공하는데 여기에는 사용자 제어 패널(71)이 구비된다. 사용자 제어 패널(71)에는 전원 스위치(72), 냉온 선택 다이얼 스위치(73) 표시부(75) 등이 구비된다.

냉-온수 발생기(10)는 케이스 몸체(30)의 내부에 대용량의 보충수 물통(20), 냉수 발생부(40), 온수 발생부(60) 그리고 냉수공급라인과 온수공급라인(도면에서 실선 화살표 라인으로 구성 간에 표시됨)등이 내장된다. 보충수 물통(20)은 보충수를 저장하기 위하여 대용량을 갖는 물통으로 케이스 몸체(30)의 내측 상부에 위치하며 상단 일측에 보충수 유입을 위한 주입구(22)가 마련된다.

냉수 발생부(40)는 냉수를 발생하기 위한 열교환 플레이트(41), 냉온전달 방열판(47), 연전 소자(48)와 방열판(49), 냉각팬(51)으로 구성된다. 방열판(49)은 밑면에 열전 소자(48)가 장착되어 있으며 상부가 방열판 커버(50)에 씌어 진다. 방열판 커버의 일측으로는 냉각팬(51)이 장착된다. 방열판(49)응 열전 소자(48)를 사이에 두고 냉온 전달 방열판(47)의 상부면에 밀착된다. 냉온 전달 방열판(47)의 하부면은 열교환 플레이트(41)에 오링(44)을 사이에 두고 밀착되어 결합된다. 열교환 플레이트(41)는 다수개의 물길 형성 돌기(43)에 의해서 내부가 지그재그 형상으로 물길이 형성되어 있다. 보충수 물통(20)의 하부에는 펌프(52)가 구비된다. 펌프(52)는 보충수 물통(20)과 열교환 플레이트(41) 사이에 연결되어 보충수를 열교환 플레이트(41)로 공급한다.

온수 발생부(60)는 히터(미도시)가 내장된 온수통(61)을 포함하여 구성된다. 온수 발생부(60)는 히터에 의해 가열된 물의 온도 상승에 따른 압력차 발생으로 온수를 무동력으로 자연 순환시키는 구조를 갖는다. 온수통(61)에 내장되는 히터는 정온도계수 서미스터(PTC: Positive temperature Coefficient Thermistor)로 구성된다.

열교환 플레이트(41)에서 냉각된 냉수를 냉-온 매트(미도시)로 공급하기 위한 냉수공급라인과 온수통(61)에서 가열된 온수를 냉-온 매트로 공급하기 위한 온수공급라인 그리고 냉수공급라인과 온수공급라인과 공통으로 연결되어 냉수 또는 온수를 냉-온 매트로 공급하는 공통공급라인이 구비된다. 그리고 냉-온 매트에서 순환된 냉수 또는 온수를 다시 보충수 물통(20)으로 회수되도록 하는 회수라인이 각각 구비된다. 냉수 또는 온수가 공급되고 회수되는 각 라인들은 도면에서 각 구성 간에 연결되는 화살표 선분으로 표시되어 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 냉수체크 밸브(80)와 온수 체크 밸브(81)를 구비하여 냉수 및 온수 공급이 분리되도록 할 수 있다.

계속해서 냉-온수 발생기(10)의 온수 발생 동작을 설명한다. 냉-온수 발생기(10)가 온수 발생 동작을 개시하면, 펌프(52)와 열전소자(48) 그리고 냉각팬(51)이 각각 동작을 개시한다. 그러면 보충수 물통(20)에 저장된 보충수는 열교환 플레이트(41)의 보충수 유입구(45)를 통해 열교환 플레이트(41)의 내부로 주입된다. 방열판(49)은 냉각팬(51)으로부터 제공되는 외부 공기와 열교환을 하여 가열되는 열전소자(48)를 냉각 시킨다. 열전소자(48)와 접촉된 냉온전달방열판(47)을 통하여 열교환 플레이트(41)의 내부로 유입되는 보충수는 냉각되어 냉수 배출구(46)를 통하여 배출되어 냉수공급라인과 공통공급라인의 이송 경로를 따라서 냉-온 매트로 공급된다. 냉-온 매트를 순환한 냉수는 다시 회수라인을 통하여 보충수 물통(20)로 회수된다.

본 발명의 냉-온수 발생기(10)는 열전소자(48)를 이용한 냉각 방식과 열교환 플레이트(41)의 지그재그 방식의 물길 구조에 의해서 기존 얼음을 이용한 공랭 방식에 비하여 냉각 효율이 높고 냉각 시간도 매우 짧다. 예를 들어, 여름철 실온 기준으로 냉각 모드로 동작을 개시한 후 20분 이내에 영상 14도까지 온도가 저하될 수 있다.

이어, 냉-온수 발생기(10)의 온수 발생 동작을 설명한다. 냉-온수 발생기(10)가 냉수 발생 동작을 개시하면, 온수통(61)의 내부에 설치된 PCT 히터가 동작을 개시한다. 온수통(61)은 보충수 물통(20)과 비교하여 상대적으로 소형으로 제작되기 때문에 온수통(61) 내부에는 소량의 보충수가 저장되며 PCT 히터에 의해서 신속히 가열된다. 가열된 물의 온도 상승에 따른 압력 증가로 온수통 내부(61)의 물이 온수공급라인과 공통공급라인을 통하여 냉-온 매트로 공급된다. 냉-온 매트를 순환한 온수는 회수라인을 통하여 다시 보충수 물통(20)로 회수된다.

본 발명의 냉-온수 발생기(10)는 작은 용량의 온수통(61)과 PCT 히터를 사용기 때문에 신속한 온수 발생이 가능하고, 물의 온도 상승에 따른 압력 발생으로 온수를 자연순환 시키는 무동력 방식이여서 전력 소비를 최소화 할 수 있고 소음 발생을 방지할 수 있다. 250W 용량의 PCT 히터를 사용하는 경우 가열 개시 30분 이내에 최대 65도의 온수를 발생할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉-온수 발생기의 기구적 전기적 구성을 보여주는 블록도이다.

도 4를 참조하여, 이상에서 설명된 본 발명의 냉-온수 발생기(10)는 사용자 제어 패널(71)을 통하여 입력되는 사용자의 선택 제어 신호에 따라 냉수 발생부(40)와 펌프(52) 그리고 온수발생부(60)의 동작을 선택적으로 제어하여 냉-온 매트로 냉수 또는 온수가 선택적으로 공급되도록 제어하는 제어부(70)를 구비한다.

제어부(70)는 수면 모드 선택 스위치(74)를 통하여 수면 모드 선택 신호 입력되면 수면 모드 동작 개시부터 일정 시간 이후 예를 들어, 취침 후 3시간 이후에는 냉-온 매트의 온도가 기설정된 수면 적합 온도로 자동 조절되도록 제어한다. 사용자는 냉온 선택 다이얼 스위치(73)를 이용하여 냉-온 매트(90)의 냉방과 난방 온도를 단계별로 다양하게 설정할 수도 있다. 제어부(70)는 온도 제어를 위하여 별도로 구비되는 온도 감지 센서(미도시)를 이용하여 냉방 및 난방 온도를 측정하여 냉수 발생 또는 온수 발생 동작을 제어한다.

이와 같이, 본 발명의 냉-온수 발생기(10)는 편리한 사용자 제어 패널을 제공함으로 사용자는 간변하게 단계별로 냉-온 매트의 온도를 설정할 수 있으며, 수면시에는 수면 모드로 동작시켜 최적의 수면 온도에서 숙면을 취할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 냉-온수 발생기 20: 보충수 물통
22: 주입구 30: 케이스 몸체
32: 주입구 34: 캡
40: 냉수 발생부 41: 열교환 플레이트
42: 물길 43: 물길 형성 돌기
44: 오링 45: 보충수 유입구
46: 냉수 배출구 47: 냉온전달 방열판
48: 열전소자 49: 방열판
50: 방열판 커버 51: 냉각팬
52: 펌프 60: 온수 발생부
61: 온수통 62: PTC 히터
70: 제어부 71: 사용자 제어 패널
72: 전원 스위치 73: 냉온 선택 다이얼 스위치
74: 수면 모드 선택 스위치 75: 표시부
80: 냉수 체크 밸브 81: 온수 체크 밸브
90: 냉-온 매트

Claims

보충수를 저장하기 위한 보충수 물통;
냉수를 발생하기 위한 열교환 플레이트, 상기 열교환 플레이트에 일면이 접촉된 냉온전달 방열판, 상기 냉온전달 방열판의 일면에 접촉된 열전소자, 상기 열전소자에 접촉된 방열판, 및 상기 방열판으로 공기를 분사하기 위한 냉각팬을 포함하는 냉수 발생부;
상기 보충수 물통과 상기 열교환 플레이트 사이에 연결되어 상기 보충수 물통의 물을 상기 열교환 플레이트로 공급하는 펌프;
상기 열교환 플레이트에서 냉각된 냉수를 냉-온 매트로 공급하기 위한 냉수공급라인;
히터가 내장된 온수통을 포함하여 상기 히터에 의해 가열된 물의 온도 상승에 따른 압력차 발생으로 온수를 무동력으로 자연 순환시키는 온수 발생부;
상기 온수통에서 가열된 온수를 상기 냉-온 매트로 공급하기 위한 온수공급라인;
상기 보충수 물통, 상기 냉수 발생부, 상기 펌프, 상기 온수 발생부, 상기 냉수공급라인, 상기 온수공급라인이 내장되며, 상기 보충수 물통으로 보충수를 주입하기 위한 주입구를 갖는 케이스 몸체;
상기 냉수공급라인과 상기 온수공급라인과 연결되어 냉수 또는 온수를 상기 냉-온 매트로 공급하는 공통공급라인;
상기 냉-온 매트에서 순환된 냉수 또는 온수를 상기 보충수 물통으로 회수되도록 하는 회수라인;
상기 냉-온수 공급장치의 일면에 장착되는 사용자 제어 패널; 및
상기 사용자 제어 패널을 통하여 입력되는 사용자의 선택 제어 신호에 따라 상기 냉수 발생부와 상기 펌프 그리고 상기 온수발생부의 동작을 선택적으로 제어하여 상기 냉-온 매트로 냉수 또는 온수가 선택적으로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기.
제1항에 있어서,
상기 열교환 플레이트는 열교환 효율을 높이도록 지그재그 형상의 내부 물길 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기.
제1항에 있어서,
상기 온수통에 내장된 히터는 정온도계수 서미스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 사용자의 선택에 따라 수면 모드 동작을 제어하고, 수면 모드 동작 개시부터 일정 시간 이후에는 상기 냉-온 매트의 온도를 기설정된 수면 적합 온도로 자동 조절하는 것을 특징으로 하는 냉-온 매트를 위한 냉-온수 발생기.