KR20160114810A - 열전 소자를 이용하여 사용자에 대한 최적의 온도를 유지하는 냉온 매트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 냉온 매트는, 사용자가 위치하면 매트의 온도를 미리 정해진 온도로 유지되도록, 온도 감지 수단에 의한 온도 감지 결과에 기초하여 열전 소자로 공급되는 전류의 방향 및 전류량을 제어함으로써, 상기 사용자에 맞는 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

열전 소자를 이용하여 사용자에 대한 최적의 온도를 유지하는 냉온 매트{cooling and heating mat maintiaining optimal temperature for user by using thermoelement}

본 발명은 냉온 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열전 소자를 이용하여, 사용자에게 최적화된 온도를 제공할 수 있는 냉온 매트에 관한 것이다.

매트(mat)라 함은 바닥이나 침대 등에 설치하여 사용자에게 편안하고 안락하며 쿠션감을 제공하기 위해 사용되는 것으로서, 일반적으로 전열 장치를 내부에 설치하여 온열을 제공하는 전기 매트가 많이 사용되어 왔다. 그리고 최근에는 사용자의 취향이나 건강을 도모하기 위한 수단으로, 최근에는 인체에 유익한 원적외선 및 음이온이 발생되는 옥돌, 세라믹, 황토석 등의 기능성 부재가 부착된 전기 매트도 제조되고 있다.

그러나 상기 전기 매트는 전자파의 발생으로 인체에 유해하여 사용자의 건강을 해칠 수 있으며, 더욱이 숙면을 취해야 함에도 불구하고 전자파에 의해 원활한 숙면을 취하기 어려운 단점이 있었다.

이에 따라 전열 매트 대신에 냉온수를 이용한 냉온 매트의 사용이 증가하는 추세에 있다. 그러나, 대부분이 냉방용 또는 온열용으로 정해져 있는 경우가 많고, 냉방과 온열을 동시에 수행할 수 있으면서도 짧은 시간 내에 냉/온 전환을 수행할 수 있고 용이하고 빠르게 그 온도를 조절할 수 있는 냉온 매트는 드물다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 열전 소자를 이용하여 사용자에게 최적화된 히팅(heating) 온도 및 쿨링(cooling) 온도를 유지할 수 있는 냉온 매트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 열전 소자를 이용한 냉온 유닛들을 이용하여 하나의 매트의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있는 냉온 매트를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉온 매트는, 매트 및 상기 매트 내부에 배열되는 냉매 순환 경로; 공급되는 전류에 기초하여 일면(一面)과 타면(他面)에서 흡열 및 발열이 상보적으로 이루어지는 판상의 열전 소자; 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어, 상기 열전 소자의 일면의 온도 변화에 따라 가열 또는 냉각되는 제1 액체 냉매를 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 냉온(cooling & heating) 수단; 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며, 순환하는 제2 액체 냉매를 이용하여 상기 열전 소자의 하면의 열기 또는 냉기를 방출하는 열교환 유닛; 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환하는 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하는 제1 감지 수단; 및 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도가 미리 정해진 온도로 유지되도록, 상기 제1 감지 수단에 의한 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자로 공급되는 전류의 방향 및 전류량을 제어하는 컨트롤 블락을 포함할 수 있다.

상기 냉온 수단은, 표면이 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어 내부로 상기 제1 액체 냉매가 유입되어 유출되는 제1 열교환 수단; 및 상기 제1 액체 냉매를 상기 제1 열교환 수단과 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 제1 펌프를 포함할 수 있다. 이때, 상기 열교환 유닛은, 표면이 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며 내부로 상기 제2 액체 냉매가 유입 되어 유출되는 제2 열교환 수단; 상기 제2 열교환 수단으로부터 액체 냉매를 유입하여 유출하며, 라디에이터(radiator)와 팬(fan)을 이용하여 열교환을 수행하는 제3 열교환 수단; 및 상기 제2 액체 냉매를 상기 제2 열교환 유닛과 상기 제3 열교환 수단을 통하여 순환시키는 제2 펌프를 포함할 수 있다.

상기 냉온 매트는, 상기 냉온 매트에 사용자가 위치하는 것을 감지하는 제2 감지 수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 블락은, 상기 제2 감지 수단에 의하여 상기 매트 위의 사용자가 감지되면, 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하도록 상기 제1 감지 수단을 제어하고, 상기 제1 감지 수단에 의하여 감지된 온도와 상기 미리 정해진 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 열전 소자에 인가되는 전류를 제어할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉온 매트는, 매트 및 상기 매트 내부에 배열되며 상기 매트의 복수의 영역에 대응되는 복수의 냉매 순환 경로; 및 상기 복수의 냉매 순환 경로 각각을 통하여 순환하는 제1 액체 냉매의 온도를 제어하여 상기 복수의 영역에 대한 독립적 냉온 기능을 수행하는 복수의 냉온 유닛; 상기 복수의 냉매 순환 경로 각각를 통하여 순환하는 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하는 제1 감지 수단; 및 상기 복수의 냉온 유닛의 냉온 기능을 제어하는 컨트롤 블락을 포함할 수 있다.

상기 복수의 냉온 유닛 각각은, 공급되는 전류에 기초하여 일면(一面)과 타면(他面)에서 흡열 및 발열이 상보적으로 이루어지는 판상의 열전 소자; 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어, 상기 열전 소자의 일면의 온도 변화에 따라 가열 또는 냉각되는 제1 액체 냉매를 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 냉온 수단; 및 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며, 순환하는 제2 액체 냉매를 이용하여 상기 열전 소자의 하면의 열기 또는 냉기를 방출하는 열교환 유닛을 포함할 수 있다.

이때, 상기 컨트롤 블락은, 상기 복수의 냉온 유닛 각각에 대하여, 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도가 대응되는 온도로 유지되도록, 상기 제1 감지 수단에 의한 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자로 공급되는 전류의 방향 및 전류량을 제어할 수 있다.

상기 복수의 냉온 유닛 각각의 냉온 수단은, 표면이 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어 내부로 상기 제1 액체 냉매가 유입되어 유출되는 제1 열교환 수단; 및 상기 제1 액체 냉매를 상기 제1 열교환 수단과 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 제1 펌프를 포함할 수 있다.

이때, 상기 복수의 냉온 유닛 각각의 열교환 유닛은, 표면이 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며 내부로 상기 제2 액체 냉매가 유입 되어 유출되는 제2 열교환 수단을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 복수의 냉온 유닛은 상기 각각의 열교환 유닛의 제2 열교환 수단으로부터 유출되는 상기 제2 액체 냉매에 대하여 라디에이터(radiator)와 팬(fan)을 이용하여 열교환을 수행하는 제3 열교환 수단; 및 상기 제2 액체 냉매를 상기 열교환 유닛 각각의 제2 열교환 유닛과 상기 공용의 제3 열교환 수단을 통하여 순환시키는 제2 펌프를 공용으로 이용할 수 있다.

상기 냉온 매트는, 상기 냉온 매트의 복수의 영역 각각에 사용자가 위치하는 것을 감지하는 제2 감지 수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 블락은, 상기 제2 감지 수단에 의하여 특정 영역 위의 사용자가 감지되면, 상기 특정 영역에 대하여 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하도록 상기 제1 감지 수단을 제어하고, 상기 제1 감지 수단에 의하여 감지된 온도와 상기 특정 영역에 대하여 미리 정해진 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 특정 영역에 대응되는 냉온 유닛에 포함된 열전 소자에 인가되는 전류를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 냉온 매트는, 열전 소자를 이용하여 사용자에게 최적화된 히팅(heating) 온도 및 쿨링(cooling) 온도를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 냉온 매트는, 열전 소자를 이용한 냉온 유닛들을 이용하여 하나의 매트의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온 매트의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉온 매트의 블락도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 냉온 매트의 열교환 메커니즘의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 열교환 메커니즘에서 제2 열교환 수단의 확대도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 냉온 매트의 열교환 메커니즘의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 열교환 메커니즘에서 열전 소자와 제1 열교환 수단 및 제2 열교환 수단의 결합 형태를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 냉온 매트의 사용자 인터페이스의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉온 매트의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉온 매트의 개념도이다.
도 8은 도 7에 도시된 냉온 매트의 방열 메커니즘의 일예를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명과 관련된 조명 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛","모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온 매트(100)의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 냉온 매트(100)는 매트(110) 및 상기 매트(110) 내부에 배열되는 냉매 순환 경로(120), 냉/온수(또는 냉각/가열된 냉매)를 발생하여 상기 냉매 순환 경로(120)를 통하여 순환시켜 냉온 기능을 수행하는 각종 구성요소들이 탑재된 몸체(130), 상기 몸체(130)에서 순환되는 및 상기 몸체(130)로 냉온 기능 수행을 위한 전력을 제공하기 위한 콘센트를 포함한다.

상기 냉온 매트(100)는 열전 소자(미도시)를 이용하여 상기 냉매 순환 경로(120)를 통하여 순환되는 냉온수의 온도를 제어함으로써, 사용자에게 맞는 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있다.

열전 소자는 서로 다른 금속에 전류를 흘리면 금속 사이에 온도 차가 생기는 것을 펠티에(Peltier) 효과를 이용한 것으로, 인가되는 전류의 방향으로 일면(一面)과 타면(他面)의 흡열/발열을 제어할 수 있고, 인가되는 전류의 양으로 흡열/발열의 정도를 제어할 수 있는 소자이다.

즉, 본 발명에 따른 냉온 매트(100)는 열전 소자를 이용하여 냉방과 온열을 동시에 수행할 수 있으면서도 짧은 시간 내에 냉/온 전환을 수행할 수 있고 용이하고 빠르게 그 온도를 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 냉온 매트(100)의 블락도이다. 도 2를 참조하면, 상기 냉온 매트(100)은 크게 매트(110)와 몸체(130)로 나누어진다. 상기 매트(110)에는 상기 몸체(130)에서 제공되는 냉온 액체 냉매가 순환하는 냉매 순환 경로(120)가 포함된다.

상기 몸체(130)에는 상기 냉매 순환 경로(120)로 제공되는 냉온 액체 냉매를 생성하여 순환시키기 위한 각종 구성 요소들이 내장된다. 상기 몸체(130)에는, 열전 소자(140), 냉온 유닛(150), 열교환 유닛(160), 센싱부(170), 컨트롤 블락(180), 데이터 저장 수단(190), 인터페이스부(200), 및 전원부(210)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명에 따른 냉온 매트(100)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 열전 소자(140)는 상기 전원부(210)로부터 공급되는 전류의 방향에 기초하여 그 일면과 타면에서 흡열 및 발열이 상보적으로 이루어지는 판상 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 열전 소자(140)는 하나의 소자로 구현될 수도 있고, 복수의 열전 소자를 포함할 수도 있다.

상기 냉온 유닛(150)은 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어, 상기 열전 소자(140)의 일면의 온도 변화에 따라 가열 또는 냉각되는 제1 액체 냉매를 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시킬 수 있다. 상기 제1 액체 냉매는 물일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서 열 전달 효율 향상을 위한 확산 블락이 상기 열전 소자(140)와 상기 냉온 매트(100) 사이에 위치할 수 있다. 그리고, 열전달 효율의 향상을 위한 서멀 구리스 등의 물질이 들어갈 수도 있다.

상기 냉온 유닛(150)은 제1 열교환 수단(152) 및 제1 펌프(154)를 포함할 수 있다. 상기 열교환 수단(152)은 표면이 상기 열전 소자(140)의 일면에 접촉 결합되어 그 내부로는 상기 제1 액체 냉매가 유입되어 유출된다. 그리고, 상기 제1 펌프(154)는 상기 제1 액체 냉매를 상기 제1 열교환 수단과 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시킨다.

상기 열교환 유닛(160)은 상기 열전 소자(140)의 타면에 접촉 결합되며, 순환하는 제2 액체 냉매를 이용하여 상기 열전 소자(140)의 타면의 열기 또는 냉기를 방출할 수 있다. 상기 제2 액체 냉매는 물일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 열교환 유닛(160)은 제2 열교환 수단(162), 제3 열교환 수단(164), 및 제2 펌프(166)을 포함한다. 상기 제2 열교환 수단(162)은 표면이 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며 그 내부로 상기 제2 액체 냉매가 유입 되어 유출된다. 그리고, 상기 제3 열교환 수단(164)은 상기 제2 열교환 수단(162)으로부터 액체 냉매를 유입하여 유출할 수 있다. 상기 제3 열교환 수단(164)은 라디에이터(radiator)와 팬(fan)을 이용하여 열교환을 수행할 수 있다. 상기 제2 펌프(166)는 상기 제2 액체 냉매를 상기 제2 열교환 유닛(162)과 상기 제3 열교환 수단(164)을 통하여 순환시킬 수 있다.

상기 센싱부(170)는 상기 냉온 매트(100)의 동작에 필요한 각종 정보를 감지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 상기 센싱부(160)는 냉매 순환 경로(120)로 제공되는 제1 액체 냉매에 의하여 제공되는 온도를 감지하는 제1 감지 수단(즉, 온도 감지 수단)을 포함할 수 있다. 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도는 냉매 자체의 온도일 수도 있고, 냉매 순환 경로(120)에서 감지된 온도일 수도 있고, 상기 매트(110)의 표면 또는 내부에서 감지된 온도일 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 2에서 상기 인터페이스부(200)는 상기 몸체(130)에 포함되어 있을 수도 있고, 상기 매트(110)에 포함될 수도 있다.

상기 컨트롤 블락(180)은 상기 온도 감지 수단에 의하여 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자(140)의 상면이 흡열/발열 여부를 결정할 수 있다. 즉, 상기 컨트롤 블락(220)은 상기 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자(140)에 인가되는 전류의 방향을 결정할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 온도 감지 결과와 미리 정해진 온도를 비교하여 상기 열전 소자(140)로 공급되는 전류의 방향을 결정할 수도 있다. 예컨대, 상기 감지된 온도보다 미리 설정된 온도보다 감지된 온도가 높으면, 상기 컨트롤 블락(220)은 상기 열전 소자(140)의 상면이 냉각되도록 상기 열전 소자(140)로 인가되는 전류의 방향을 설정할 수 있다.

한편, 상기 미리 정해진 온도는 상기 냉온 매트(100)의 동작 전에 미리 설정되어 있는 것일 수 있고, 동작 후 사용자가 설정한 것일 수도 있다. 이러한 미리 정해진 온도는 사용자에 대한 최적 온도일 수 있다. 즉, 상기 냉온 매트(100)는 사용자에 대한 최적의 냉온 온도를 유지하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 온도 감지 수단을 통한 온도 감지를 주기적 또는 연속적으로 수행하여, 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도가 미리 정해진 온도로 유지되도록 상기 열전 소자(140)에 인가되는 전류의 방향 및 양을 제어할 수 있다.

상기 인터페이스부(200)는 상기 냉온 매트(100)의 정보 제공 수단 또는 정보 입력 수단의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 인터페이스부(200)는 현재 상기 냉온 매트(100)에 의한 제공 온도, 설정된 목표 온도 등의 정보를 표시할 수 있다. 정보는 LCD, OLED, LED 램프 등의 수단을 통하여 제공될 수 있다.

또한, 상기 인터페이스부(200)는 상기 냉온 매트(100)의 동작을 제어하기 위한, 온/오프 제어, 쿨링/히팅/자동 제어 선택, 목표 온도 설정 등을 위한 정보 입력 수단일 수 있다. 즉, 인터페이스부(200)는 정보 입력을 위한 하드웨어 버튼, 터치 스크린, 압력 감지 소자 등을 포함할 수 있다.

상기 컨트롤 블락(180)은 상기 냉온 매트(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 열전 소자(140)에 인가되는 전류의 방향 및 양을 제어하여 상기 냉온 매트(100)의 냉온열 제공 기능을 제어할 수 있다.

상기 컨트롤 블락(180)은 상기 센싱부(170)의 온도나 압력 감지 결과에 기초하여 상기 냉온 매트(100)의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 센싱부(160)에 포함된 제2 감지 수단(예컨대, 하중 감지 수단)에 의하여 상기 매트(110)에 사용자가 위치한 것이 감지되는 경우에 상기 열전 소자(140)로의 전류 인가를 수행할 수 있다.

한편, 상기 열전 소자(140)로 인가되는 전류의 방향 및 양은 상기 센싱부(170)에 포함된 온도 감지 센서에 의하여 감지된 온도에 기초하여 결정될 수 있다. 이때, 미리 정해진 온도가 있는 경우, 상기 컨트롤 블락(180)은 이를 더 고려하여 상기 열전 소자(140)로 인가되는 전류의 방향과 양을 제어할 수 있다. 즉, 상기 냉온 매트(100)는 사용자에 대한 최적의 온도를 유지하는 것을 목적으로 한다.

상기 데이터 저장 수단(190)에는 상기 냉온 매트(100)의 동작을 위한 알고리즘 또는 소프트웨어 및 데이터가 저장되어 있을 수 있다. 그리고, 상기 데이터 저장 수단(190)에는 상기 냉온 매트(100)의 사용 중에 발생하는 각종 데이터가 저장되어 있을 수 있다. 예를 들면, 사용자에 의하여 설정된 목표 온도, 냉각/가열 설정 등이 상기 데이터 저장 수단(190)에 저장될 수 있다. 한편, 상기 데이터 저장 수단(190)에는 비휘발성 메모리 수단을 포함하며, 휘발성 메모리 수단을 더 포함할 수도 있다.

상기 전원부(210)는 상기 냉온 매트(100)의 구성 요소들로 전력을 공급한다. 상기 전원부(210)는 외부 전원에 기초하여 상기 구성 요소들에 필요한 전압을 생성하여 공급할 수 도 있고, 내부에 전력의 일시 저장을 위한 배터리를 포함할 수도 있다.

한편, 상기 전원부(210)는 상기 열전 소자(140)에 공급되는 전류의 방향을 제어하기 위한 수단(예컨대, 릴레이)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 이러한 전류 방향 제어 수단은 컨트롤 블락(180)으로 분류될 수도 있다.

도 3a은 본 발명에 따른 냉온 매트(100)의 열교환 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 열교환 메커니즘에서 제2 열교환 수단의 확대도이다. 참고로, 도 3a에서 푸른 선은 액체 냉매가 흐르는 경로를 나타낸다. 이는 도 4a에서도 마찬가지이다.

열전 소자(140)의 하면에 접촉 결합된 제1 열교환 수단(152)에서 냉각 또는 가열된 제1 액체 냉매는 매트(110) 내부에 마련된 냉매 순환 경로(120)를 순환한 다음 제1 펌프(154)로 유입된다. 열전 소자(140)의 상면에 접촉 결합된 제2 열교환 수단(162)에 의하여 상기 제1 액체 냉매와는 반대로 가열 또는 냉각된 제2 액체 냉매는 라지에이터(164a) 및 팬(164b)를 포함하는 제3 열교환 수단(164)을 경유하여 제2 펌프(166)로 유입된다. 상기 팬(164b)은 몸체(130) 내부의 공기를 외부로 배출하거나 외부의 공기를 상기 몸체(130) 내부로 유입시킬 수 있다.

상기 몸체(130)에는 상기 열전 소자(140), 제1 열교환 수단(152) 및 제2 열교환 수단(162)을 감싸는 단열 수단이 충진되어 있을 수 있다. 한편, 단열 수단은 상기 제3 열교환 수단(164)의 일부나 상기 펌프들(154 및 166), 그리고 냉매 순환 경로들을 더 감쌀 수도 있다.

한편, 상기 제2 열교환 수단(162)는 하면이 상기 열전 소자(140)에 접촉 결합되고 상부에는 표면적을 넓힌 방열 구조를 갖는 제1 하위 열교환 수단(162a)과 상기 제1 하위 열교환 수단(162a)의 방열 구조 사이에 결합되며 제2 냉매의 순환 경로를 형성하는 제2 하위 열교환 수단(162b)로 구현될 수 있다. 152a 및 152b는 제1 열교환 수단(152)의 제1 액체 냉매의 유출입구를 나타낸다.

경우에 따라서, 상기 제2 열교환 수단 역시 상기 제1 열교환 수단과 같이, 냉매 유입구(162a)와 유출구(162b)가 마련된 직육면체 형상으로 구현될 수도 있다. 그러나 본 발명에 따른 냉온 매트(100)에 포함된 제1 열교환 수단 및 제2 열교환 수단의 구조가 상술한 예들로 한정되는 것은 아니다.

도 4a는 본 발명에 따른 냉온 매트(100)의 열교환 메커니즘의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4b는 도 4a에 도시된 열교환 메커니즘에서 열전 소자(140)와 제1 열교환 수단(152) 및 제2 열교환 수단(162)의 결합 형태를 나타낸다.

도 4a의 열교환 메커니즘은 도 3a의 열교환 메커니즘과 제2 열교환 수단(162)의 구조에서만 차이를 보인다. 그러므로 이에 대해서만 살펴 본다. 도 4a를 참조하면, 상기 제2 열교환 수단(162)는 하면이 상기 열전 소자(140)에 접촉 결합되고 상부에는 표면적을 넓힌 방열 구조를 갖는 제1 하위 열교환 수단(162a)과 상기 제1 하위 열교환 수단(162a)의 내부를 통과하는 제2 냉매의 순환 경로를 형성하는 제2 하위 열교환 수단(162b)로 구현될 수 있다.

한편, 도 4b를 참조하면, 열전 소자(140)의 하면에는 제1 열교환 수단(152)가 접촉 결합되고, 상면에서는 제2 열교환 수단(162)이 접촉 결합되는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 냉온 매트(100)의 인터페이스부(200)의 일예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 인터페이스부(200)에는 상기 냉온 매트(100)의 온/오프를 제어하기 위한 조작 수단, 상기 냉온 매트(100)의 냉/온/자동 제어 여부를 결정하기 위한 조작 수단, 상기 냉온 매트(100)의 냉/온 온도를 결정하기 위한 조작 수단, 현재 온도를 제공하는 정보 표시 수단 등이 포함됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 조작 수단은 터치 스크린, 압력 감지 버튼 등일 수 있다. 그리고, 정보 표시 수단은 LED, LCD, OLED 등을 이용한 디스플레이 수단일 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 냉온 매트의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 이하, 필요한 도면들을 참조하여 상기 구동 방법을 설명한다.

먼저, 컨트롤 블락(180)은 매트(110) 위에 사용자가 위치하는지를 체크한다(S100). 상기 매트(110) 위에 사용자가 위치한 것이 감지되면(S110, YES), 상기 컨트롤 블락(180)은 액체 냉매(상술한 내용에서의 제1 액체 냉매)에 의한 제공 온도를 감지하도록 센싱부(170)를 제어한다(S120).

그런 다음, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 감지된 온도와 상기 냉온 매트(100)에 대하여 미리 정해진 온도를 비교하고, 그 결과에 기초하여 열전 소자(140)에 전류 인가를 개시한다(S130). 여기서, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 비교 결과에 기초하여 상기 전류의 방향과 양을 제어할 수 있다.

상기 열전 소자(140)로 전류 인가가 개시된 다음, 상기 컨트롤 블락(180)은 상기 액체 냉매에 의한 제공 온도가 상기 미리 정해진 온도로 도달하고, 상기 미리 정해진 온도로 유지되도록 상기 열전 소자(140)에 인가되는 전류의 방향 및 양을 제어한다(S140). 즉, 상기 냉온 매트(100)는 열전 소자(140)를 이용하여 상기 매트(110) 위에 위치한 사용자에 맞는 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉온 매트(300)의 개념도이다.

도 7을 참조하면, 상기 냉온 매트(300)의 매트(110)는 상하 영역(110a 및 110b)로 나누어진다. 상기 영역(110a 및 110b) 각각에는 대응되는 액체 냉매 순환 경로(120a 및 120b)가 내장된다. 상기 냉매 순환 경로(120a 및 120b) 각각에는, 제1 액체 냉매의 온도를 제어하여 상기 영역(110a 및 110b)에 대한 독립적 냉온 기능을 수행할 수 있는 냉온 유닛이 연결된다.

이때, 상기 영역(110a 및 110b)에 연결되는 냉온 유닛 각각은, 앞서 살펴본 바와 같이, 열전 소자에 접촉 결합되어 열정 소자의 냉온 동작에 기초한 제1 열교환 수단와 제1 펌프 구조를 가질 수 있다.

그리고 상기 냉온 매트(300)의 열교환 유닛 역시, 앞서 살펴본 실시예에서와 유사하게, 열전 소자에 접촉 결합되어 열교환을 수행하는 열교환 구조를 포함할 수 있다. 한편, 상기 열교환 유닛은 상기 영역(110a 및 110b)에 대응하는 열전 소자 각각에 대해서 접촉 결합하여 열교환을 수행하는 제2 열교환 수단을 구비하고, 열전 소자들에 결합된 제2 열교환 수단 모두로부터 액체 냉매를 유입하여 열교환을 수행하는 하나의 제3 열교환 수단과 하나의 제2 펌프로 구현될 수 있다. 상기 제3 열교환 수단은 라디에이터와 팬을 이용하여 열교환을 수행할 수 있다.

상기 냉온 매트(300)의 컨트롤 블락은 상기 복수의 냉온 유닛 각각에 대하여, 대응되는 영역(110a 또는 110b)에 대하여 미리 설정된 온도를 고려하여 대응되는 열전 소자에 인가되는 전류의 양과 방향을 제어할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 냉온 매트(300)는, 열전 소자를 이용한 냉온 유닛들을 이용하여 하나의 매트의 복수의 영역들 각각에 각각에 대하여 최적의 히팅 온도 및 쿨링 온도를 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 냉온 매트(300)는 상기 복수의 영역에 사용자가 위치하는지를 감지하는 하중 감지 수단을 더 포함할 수도 있다. 그리고, 상기 냉온 매트(300)의 컨트롤 블락은, 앞서 살펴본 바와 같이, 온도 감지 결과와 하중 감지 결과 등을 더 고려하여 상기 복수의 냉온 유닛의 열전 소자로 인가되는 전류의 방향 및 양을 제어할 수 있다. 예컨대, 상부 영역(110a)에만 사람이 위치하는 경우, 상기 냉온 매트(300)의 컨트롤 블락은 상기 상부 영역(110a)에 대해서만 냉온 기능을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 냉온 매트는 3개 이상의 매트 영역을 가지고, 상기 매트 영역들 각각에 대하여 냉온 기능을 독립적으로 제공할 수 있는 구조를 가질 수도 있다.

도 8은 도 7에 도시된 냉온 매트(300)의 방열 메커니즘의 일예를 설명하기 위한 개념도이다. 이하 필요한 도면들을 참조하여 상기 메커니즘을 설명한다.

상부 영역(110a) 및 하부 영역(110b) 각각에 대응되는 열전 소자(140-1 및 140-2) 각각의 상부에는 제1 열교환 수단(152-1 및 151-2)이 접촉 결합되고, 각각의 하부에는 제2 열교환 수단(162-1 및 161-2)이 접촉 결합된다. 상기 제1 열교환 수단(152-1 및 151-2) 각각은 대응되는 냉매 순환 경로(120a 및 120b) 및 대응되는 제1 펌프에 연결될 수 있다.

그러나, 상기 제2 열교환 수단(162-1 및 161-2)은 하나의 제2 열교환 수단(164') 하나의 제2 펌프(166')에 연결될 수 있다. 보통 냉온 매트(300)에서는 상부 영역(110a) 및 하부 영역(110b)에 대해 동시에 쿨링 기능을 수행하거나 히팅 기능을 수행하는 경우가 많고, 하나에 영역에 대해서는 쿨링 기능을 나머지 영역에 대해서는 히팅 기능을 수행하는 경우가 드물기 때문이다.

한편, 상부 영역(110a) 및 하부 영역(110b) 중 하나의 영역에 대해서만 히팅 또는 쿨링 기능이 수행되는 경우, 제2 열교환 수단(162-1 및 161-2) 중 하나에 대해서는 상기 제3 열교환 수단(164')으로의 액체 냉매 유출이 차단되어야 한다. 이러한 차단은 밸브에 의하여 수행될 수 있고, 상기 밸브의 개폐는 컨트롤 블락에 의하여 제어될 수 있다.

이상에서 살펴본 냉온 매트 구동 방법의 적어도 일부는 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈에 의하여 구현될 수 있다. 이러한 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 컨트롤 블락에 내장되거나 상기 컨트롤 블락과 분리된 별도의 메모리에 저장될 수 있으며, 상기 컨트롤 블락에 의해 실행될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 300: 냉온 매트 110: 매트
120: 냉매 순환 경로 130: 몸체
140: 열전 소자 150: 냉온 유닛
160: 열교환 유닛 170: 센싱부
180: 컨트롤 블락 190: 데이터 저장 수단
200: 인터페이스부 210: 전원부

Claims (6)

1. 매트 및 상기 매트 내부에 배열되는 냉매 순환 경로;
   공급되는 전류에 기초하여 일면(一面)과 타면(他面)에서 흡열 및 발열이 상보적으로 이루어지는 판상의 열전 소자;
   상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어, 상기 열전 소자의 일면의 온도 변화에 따라 가열 또는 냉각되는 제1 액체 냉매를 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 냉온(cooling & heating) 유닛;
   상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며, 순환하는 제2 액체 냉매를 이용하여 상기 열전 소자의 타면의 열기 또는 냉기를 방출하는 열교환 유닛;
   상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환하는 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하는 제1 감지 수단; 및
   상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도가 미리 정해진 온도로 유지되도록, 상기 제1 감지 수단에 의한 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자로 공급되는 전류의 방향 및 전류량을 제어하는 컨트롤 블락을 포함하는 냉온 매트.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉온 유닛은,
   표면이 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어 내부로 상기 제1 액체 냉매가 유입되어 유출되는 제1 열교환 수단; 및
   상기 제1 액체 냉매를 상기 제1 열교환 수단과 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 제1 펌프를 포함하며,
   상기 열교환 유닛은,
   표면이 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며 내부로 상기 제2 액체 냉매가 유입 되어 유출되는 제2 열교환 수단;
   상기 제2 열교환 수단으로부터 액체 냉매를 유입하여 유출하며, 라디에이터(radiator)와 팬(fan)을 이용하여 열교환을 수행하는 제3 열교환 수단; 및
   상기 제2 액체 냉매를 상기 제2 열교환 유닛과 상기 제3 열교환 수단을 통하여 순환시키는 제2 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉온 매트는,
   상기 냉온 매트에 사용자가 위치하는 것을 감지하는 제2 감지 수단을 더 포함하며,
   상기 컨트롤 블락은,
   상기 제2 감지 수단에 의하여 상기 매트 위의 사용자가 감지되면, 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하도록 상기 제1 감지 수단을 제어하고, 상기 제1 감지 수단에 의하여 감지된 온도와 상기 미리 정해진 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 열전 소자에 인가되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
4. 매트 및 상기 매트 내부에 배열되며 상기 매트의 복수의 영역에 대응되는 복수의 냉매 순환 경로; 및
   상기 복수의 냉매 순환 경로 각각을 통하여 순환하는 제1 액체 냉매의 온도를 제어하여 상기 복수의 영역에 대한 독립적 냉온 기능을 수행하는 복수의 냉온 유닛;
   상기 복수의 냉매 순환 경로 각각를 통하여 순환하는 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하는 제1 감지 수단; 및
   상기 복수의 냉온 유닛의 냉온 기능을 제어하는 컨트롤 블락을 포함하며,
   상기 복수의 냉온 유닛 각각은,
   공급되는 전류에 기초하여 일면(一面)과 타면(他面)에서 흡열 및 발열이 상보적으로 이루어지는 판상의 열전 소자;
   상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어, 상기 열전 소자의 일면의 온도 변화에 따라 가열 또는 냉각되는 제1 액체 냉매를 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 냉온 수단; 및
   상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며, 순환하는 제2 액체 냉매를 이용하여 상기 열전 소자의 타면의 열기 또는 냉기를 방출하는 열교환 유닛을 포함하며,
   상기 컨트롤 블락은,
   상기 복수의 냉온 유닛 각각에 대하여, 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도가 대응되는 온도로 유지되도록, 상기 제1 감지 수단에 의한 온도 감지 결과에 기초하여 상기 열전 소자로 공급되는 전류의 방향 및 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 냉온 유닛 각각의 냉온 수단은,
   표면이 상기 열전 소자의 일면에 접촉 결합되어 내부로 상기 제1 액체 냉매가 유입되어 유출되는 제1 열교환 수단; 및
   상기 제1 액체 냉매를 상기 제1 열교환 수단과 상기 냉매 순환 경로를 통하여 순환시키는 제1 펌프를 포함하며,
   상기 복수의 냉온 유닛 각각의 열교환 유닛은,
   표면이 상기 열전 소자의 타면에 접촉 결합되며 내부로 상기 제2 액체 냉매가 유입 되어 유출되는 제2 열교환 수단을 포함하며,
   상기 각각의 열교환 유닛의 제2 열교환 수단으로부터 유출되는 상기 제2 액체 냉매에 대하여 라디에이터(radiator)와 팬(fan)을 이용하여 열교환을 수행하는 제3 열교환 수단; 및
   상기 제2 액체 냉매를 상기 열교환 유닛 각각의 제2 열교환 유닛과 상기 공용의 제3 열교환 수단을 통하여 순환시키는 제2 펌프를 공용으로 이용하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
6. 제4항에 있어서, 상기 냉온 매트는,
   상기 냉온 매트의 복수의 영역 각각에 사용자가 위치하는 것을 감지하는 제2 감지 수단을 더 포함하며,
   상기 컨트롤 블락은,
   상기 제2 감지 수단에 의하여 특정 영역 위의 사용자가 감지되면, 상기 특정 영역에 대하여 상기 제1 액체 냉매에 의한 제공 온도를 감지하도록 상기 제1 감지 수단을 제어하고, 상기 제1 감지 수단에 의하여 감지된 온도와 상기 특정 영역에 대하여 미리 정해진 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 특정 영역에 대응되는 냉온 유닛에 포함된 열전 소자에 인가되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.

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